Natuurlijke selectie

Een donkere vorm van de berkenspanner werd in 1811 voor het eerst in Groot-Brittannië gevonden, en in de volgende 150 jaar verspreidde hij zich door de met roet bedekte bossen.

De berkenspanner

De berkenspanner, Biston betularia, zit overdag op boomstammen. Tot in de jaren 1800 waren de meeste berkenspanners in Groot-Brittannië licht, gespikkeld grijs en wit, een vorm die typica heet. In 1811 werd in Groot-Brittannië voor het eerst een donkere vorm gevonden, carbonaria. In de volgende 150 jaar verspreidde de donkere vorm zich snel in gebieden waar fabrieksrook de bomen zwart had gemaakt, terwijl de lichte vorm algemener bleef op het schone platteland. Kweekexperimenten hadden laten zien dat de kleur van één gen afhangt, met een allel voor licht en een ander voor donker.

In de jaren 1950 toetste Bernard Kettlewell het idee dat vogels de selectie deden. Hij markeerde honderden lichte en donkere nachtvlinders, liet ze los in bossen en probeerde ze twee dagen later met lichtvallen weer te vangen. In vervuilde bossen kwam een groter deel van de donkere vlinders terug; in schone bossen een groter deel van de lichte. Vlinders die bij hun achtergrond pasten, werden minder vaak opgegeten. Hetzelfde patroon van dieren die donker worden op vervuilde plekken, industrieel melanisme genoemd, is ook bij andere soorten gezien.

Hoe het lab werkt

Het lab gebruikt verzonnen kevers in vijf tinten, genummerd van 0 (bleek) tot 4 (zwart), op schors in een van dezelfde vijf tinten. In elke generatie overleeft elke kever met een kans van 1 − druk × (verschil ÷ 4), waarbij het verschil het aantal tintstappen tot de schors is. Bij 50 procent druk op roetzwarte schors (tint 4) heeft een zwarte kever een verschil van 0 en overleeft altijd, overleeft een middelste kever (tint 2) 1 − 0.5 × 2 ÷ 4 = 75 procent van de tijd en overleeft een bleke kever 50 procent van de tijd. De overlevenden planten zich dan voort tot weer 100 kevers. Elke jonge kever krijgt de tint van zijn ouder, behalve dat hij met de mutatiesnelheid als kans een tint lichter of donkerder wordt. De getallen zijn verzonnen om iets te leren, maar de logica is dezelfde als bij de nachtvlinders.

Probeer een paar runs. Bij druk 0 doet kleur er niet toe en duwt niets de populatie ergens heen. Bij 100 procent druk en mutatiesnelheid 0 kan een populatie zonder kevers van de juiste tint alleen de dichtstbijzijnde tint bereiken die ze al heeft; selectie kan alleen kiezen uit de variatie die er is. Verhoog de mutatiesnelheid een beetje en er duiken steeds nieuwe tinten op, zodat de populatie stap voor stap naar de schors toe kan kruipen. Zet de schors dan van roetzwart op bleek en zie hoe snel ze terugdraait.

Vinken en bacteriën

Op het Galápagoseiland Daphne Major hebben Peter en Rosemary Grant en hun collega's jaar na jaar vinken gemeten. De snaveldiepte van de middelste grondvink varieert en is erfelijk. Nadat een El Niño zware regen had gebracht, waren kleine zachte zaden overvloedig en waren de grote harde zaden die vogels met een grote snavel eten schaars. Vogels met een kleine snavel overleefden en plantten zich beter voort, en in de jaren erna was de gemiddelde snavelgrootte in de populatie kleiner. Toen vanaf 1987 grotere zaden terugkwamen, hield de trend op. De snavel van geen enkele vogel veranderde tijdens zijn leven; het gemiddelde veranderde door wie jongen kreeg.

Bacteriën laten hetzelfde veel sneller zien. Als een antibioticum wordt gebruikt, sterven bacteriën zonder resistentiegen en overleven en delen de weinige met zo'n gen, zodat de populatie resistent wordt. Experimenten hebben laten zien dat het antibioticum de resistentiemutaties niet veroorzaakt; de variatie was er al, vaak met een lage frequentie. Evolutie heeft ook geen doel. Een eigenschap die vandaag past, kan morgen een probleem zijn als de omgeving verandert, en natuurlijke selectie bevoordeelt alleen wat werkt op de plaats en in de tijd waarin een organisme echt leeft. Geluk speelt ook mee: een perfect gecamoufleerde nachtvlinder kan nog steeds geraakt worden door een vallende tak. Selectie is een kwestie van gemiddelden over veel individuen.