Hoe nieuwe soorten ontstaan

Een paard heeft 64 chromosomen en een ezel 62, dus hun muildier krijgt er 63, en die oneven set is de reden dat muildieren bijna nooit veulens krijgen.

Wat is een soort? Voor dieren en planten die zich geslachtelijk voortplanten, gebruiken biologen meestal de biologische definitie: een soort is een groep individuen die in de natuur werkelijk of potentieel onderling paren en vruchtbare, levensvatbare nakomelingen krijgen. Uiterlijk kan in beide richtingen misleiden. Poedels en cockerspaniëls lijken totaal niet op elkaar, maar honden van verschillende rassen kunnen paren en pups krijgen die opgroeien en zich voortplanten, dus ze zijn één soort. De Amerikaanse zeearend en de Afrikaanse visarend lijken sterk op elkaar maar zijn twee soorten; als er in een lab een hybride kuiken zou worden gemaakt, zou het waarschijnlijk onvruchtbaar zijn.

Het muildier is het klassieke geval. Een muildier is het jong van een merrie en een ezelhengst. Het erft 32 chromosomen van het paard en 31 van de ezel, 63 in totaal. Om eicellen of zaadcellen te maken moeten chromosomen in passende paren gaan liggen, en de chromosomen van paard en ezel passen niet goed; er blijft er een zonder partner over. Zo blijven de geslachtscellen meestal onvolledig en zijn muildieren steriel. Van een zeldzaam vrouwelijk muildier is vastgelegd dat het beviel, maar paarden en ezels blijven twee aparte soorten.

Gescheiden door geografie

Wil één soort twee soorten worden, dan moeten de populaties ophouden genen uit te wisselen en daarna uit elkaar groeien tot ze niet meer onderling kunnen paren. De meest voorkomende route is allopatrische soortvorming, van Griekse wortels die ‘ander vaderland’ betekenen. Een rivier verlegt zijn loop, een vallei opent zich, of een paar dieren steken de zee over naar een eiland en kunnen niet terug. Eenmaal gescheiden krijgt elke populatie haar eigen mutaties, haar eigen toevalligheden en haar eigen selectie door een ander klimaat, ander voedsel en andere vijanden. OpenStax beschrijft de noordelijke gevlekte uil en de Mexicaanse gevlekte uil in het westen van de Verenigde Staten als populaties die zo uit elkaar zijn gegroeid. Hoe groot een barrière moet zijn, hangt af van het dier: een vallei die een muis tegenhoudt, is niets voor een vliegend insect.

Veel soorten uit één

Als één soort zich over veel lege niches verspreidt, kan ze telkens opnieuw splitsen. Dit heet adaptieve radiatie. Eilandengroepen zijn er ideaal voor, omdat het water tussen de eilanden populaties gescheiden houdt. De Hawaiiaanse honingkruipers stammen af van één stichtende soort en omvatten nu zaadeters met dikke, sterke snavels, nectareters met lange snavels en insecteneters met spitse snavels. De vinken van Darwin op de Galápagos zijn een andere radiatie. Op Daphne Major volgden wetenschappers 31 jaar en zes generaties lang een mannelijke vink die van het eiland Santa Cruz was komen aanvliegen, en zijn nakomelingen. Vanaf de tweede generatie gedroeg de familie zich als een aparte soort naast de andere vinken op het eiland.

Splitsen op dezelfde plek

Sympatrische soortvorming gebeurt zonder enige fysieke barrière. Bij planten begint het vaak met polyploïdie, een fout bij celdeling waardoor een individu extra hele sets chromosomen krijgt. Een plant met 2n = 6 die per ongeluk diploïde gameten maakt, kan tetraploïde nakomelingen met 4n = 12 voortbrengen. Die kunnen onderling paren maar niet met de oorspronkelijke soort, dus een nieuwe soort kan in een of twee generaties ontstaan. Sommige cultuurvormen van tarwe, katoen en tabak zijn allopolyploïden, ontstaan door kruising tussen soorten en chromosoomverdubbeling. Bij dieren kunnen groepen ook splitsen doordat ze ander voedsel eten of in verschillende delen van één gebied leven. In het Apoyequemeer in Nicaragua, een kratermeer van ongeveer 1800 jaar oud, kwam pas ongeveer 100 jaar geleden een populatie cichliden aan, en er leven al twee vormen met verschillende lichamen en voedsel, mogelijk in een vroeg stadium van de splitsing in twee soorten.

Wat soorten gescheiden houdt

Biologen verdelen de barrières in twee groepen, voor en na het ontstaan van een zygote, de bevruchte eicel. Prezygote barrières voorkomen paring of bevruchting. Twee kikkersoorten kunnen zich op verschillende tijden van het jaar voortplanten, de ene van januari tot maart en de andere van maart tot mei. Twee krekelsoorten kunnen een voorkeur hebben voor verschillende bodems. Vuurvliegjes van de ene soort reageren niet op het lichtpatroon van een andere. Lichaamsdelen passen mogelijk niet, en sommige bloemen passen maar bij één soort bestuiver. Postzygote barrières werken daarna: het hybride embryo ontwikkelt zich misschien niet, wat hybride onlevensvatbaarheid heet, of de hybride groeit op tot een steriel dier zoals het muildier, hybride steriliteit.