EMPIRISCH ONDERZOEK NAAR DE RELATIE TUSSEN

VAKGROEP BIOLOGIE ONDERZOEKSGROEP TERRESTRISCHE ECOLOGIE (TEREC)

Academiejaar 2009 - 2010 Hanna Behiels

EMPIRISCH ONDERZOEK NAAR DE RELATIE TUSSEN ONTWIKKELINGSINSTABILITEIT EN GENETISCHE VARIATIE BIJ VOGELPOPULATIES IN URBANE, SUBURBANE EN RURALE GEBIEDEN: DE HUISMUS (PASSER DOMESTICUS) ALS TEST-CASE

Promotor: Prof. Dr. Luc Lens

Scriptie voorgelegd tot het behalen

Begeleider: Drs. Carl Vangestel

van de graad Master in de Biologie

© Augustus 2010 Faculteit Wetenschappen – Terrestrische ecologie TEREC Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, microfilm, elektronisch of op welke andere wijze ook zonder voorafgaandelijke schriftelijke toestemming van de uitgever.

Onderzoek naar de relatie tussen ontwikkelingsinstabiliteit en genetische variatie

Pagina | 2

Inhoudstafel

1. 2.

I NHOUDSTAFEL INLEIDING ............................................................................................................................... 6 2.1 De rol van genetische variabiliteit in leefbaarheid van populaties .................................... 7 2.1.1

Inteeltdepressie................................................................................................. 9

 Oorzaken van inteeltdepressie ......................................................................... 9  Schatten van inteeltdepressie ........................................................................ 11 2.1.2

Verlies van adaptieve diversiteit ..................................................................... 12

2.1.3 Genetische effecten vs. demografie ................................................................ 14  Effect van genetica op extinctierisico ............................................................. 14  Inteelt in natuurlijke populaties ..................................................................... 14 2.2 Fluctuerende asymmetrie als maat voor stress................................................................ 16 2.2.1

Het begrip FA .................................................................................................. 16

2.2.2 Voordelen van FA ............................................................................................. 17 2.2.3 Eigenschappen van FA ..................................................................................... 18 2.2.4 Andere vormen van asymmetrie...................................................................... 19 2.2.5

Overerfbaarheid van FA .................................................................................. 21

2.3 Relatie tussen genetische diversiteit en fitness................................................................ 22 2.3.1

De genetische basis van ontwikkelingsinstabiliteit en FA ............................... 22

2.3.2

Relatie tussen genetische heterozygositeit en inteelt .................................... 24

2.3.3

Relatie tussen genetische heterozygositeit en FA ........................................... 26

2.4 De Huismus ....................................................................................................................... 27

3.

DOEL ................................................................................................................................... 28


Pagina | 3

Inhoudstafel

4.

MATERIAAL EN METHODEN....................................................................................................... 29 4.1 De soort............................................................................................................................. 29 4.1.1 Taxonomische indeling .................................................................................... 29 4.1.2 Beschrijving ...................................................................................................... 29 4.1.3 Voorkomen ...................................................................................................... 30 4.1.4 Populatietrends en problematiek .................................................................... 30 4.2 Studie site & specimenmateriaal ...................................................................................... 32 4.3 Genetische analyse ........................................................................................................... 34 4.4 Bepaling van heterozygositeit........................................................................................... 34 4.5 Statistische analyse ........................................................................................................... 35 4.5.1 FA-analyse ....................................................................................................... 35 4.5.2 Heterozygositeit ............................................................................................... 36 4.5.3 Relatie tussen FA en genetische diversiteit...................................................... 37 4.5.4 Single locus analyse ......................................................................................... 37

5.

RESULTATEN .......................................................................................................................... 38 5.1 FA-analyse ......................................................................................................................... 38 5.2 Heterozygositeit................................................................................................................ 39 5.3 Relatie tussen FA en genetische diversiteit ...................................................................... 41 5.4 Single locus analyse .......................................................................................................... 42


Pagina | 4

Inhoudstafel

6.

DISCUSSIE ............................................................................................................................. 54 6.1 FA-analyse ......................................................................................................................... 54 6.1.1 Bias in de bepaling van FA ............................................................................... 54 6.1.2 Analyse van FA in meerdere kenmerken.......................................................... 55  Correlatie tussen ‘unsigned’ FA-waarden....................................................... 55  Correlatie tussen ‘signed’ FA-waarden ........................................................... 57 6.2 Heterozygositeit en HFCs .................................................................................................. 58 6.2.1 Gebruikte maten van heterozygositeit ............................................................ 58  Verschil tussen SH, IR, HL, d² en de Ritlandschatter....................................... 58  Correlatie tussen de verschillende schatters van heterozygositeit ................ 60 6.2.2 Relatie tussen heterozygositeit en FA .............................................................. 60  Correlatie tussen d² en fitness ........................................................................ 60  Geschatte vs. genoomwijde heterozygositeit ................................................ 62 6.2.3 FA als biomonitor voor genetische stress ........................................................ 63 6. 3 Conclusie ........................................................................................................................... 65

7.

SAMENVATTING ..................................................................................................................... 66

8.

DANKWOORD ........................................................................................................................ 69

9.

REFERENTIES ......................................................................................................................... 70


Pagina | 5

Inleiding

2.

I NLEIDING

De biologische diversiteit van de planeet (zowel het aantal verschillende levende organismen als de processen die levensvormen ondersteunen en onderling koppelen) raakt uitgeput aan een nooit geziene snelheid als een indirect gevolg van menselijke activiteit (Frankham 1995; Lacy 1997). Factoren die bijdragen tot extincties zijn onder andere habitatverlies en -fragmentatie, introductie van nieuwe (exotische) soorten, overexploitatie en vervuiling.

Al deze menselijke activiteiten

reduceren soorten tot populatiegroottes waarin ze gevoelig zijn voor stochastische effecten, zij het in hun omgeving, hun demografie of in hun genetische structuur (inteelt, verlies van genetische variatie en accumulatie van schadelijke allelen) (Frankham 1995).

Naast de ethische bezwaren die

voortvloeien uit het uitroeien van levensvormen, zijn er ook praktische redenen voor het conserveren van gebieden die soorten bevatten met potentieel medische, landbouwkundige, recreatieve, en industriële waarde (Frankham 1995; Lande 1988). Aangezien het aantal soorten dat te lijden heeft onder markante reducties in populatiegrootte alleen maar toeneemt en om prioriteiten te stellen in het conservatiebeleid, is het van uiterst belang ecologische en evolutionaire krachten binnen kleine populaties te begrijpen. Ecologische, economische en andere krachten zijn dan wel van primair belang om extinctie van vele bedreigde soorten op korte termijn te vermijden, maar op langere termijn is de genetische structuur van populaties cruciaal in het behoud van soorten (Hedrick 2001). Conservatiebiologen hebben bijgevolg snelle en betrouwbare technieken nodig om reducties in fitness, veroorzaakt door demografische en omgevingsfactoren, op te sporen. Bovendien dienen technieken ontwikkeld te worden die het verlies van genetische variatie beperken, door bijvoorbeeld genuitwisseling tussen populaties te vergemakkelijken (Roldan et al. 1998). Tot de prioriteiten behoren, vanuit een genetisch standpunt: meer kennis verwerven over hoe men het verlies van genetische variabiliteit onder natuurlijke omstandigheden in een vroeg stadium kan ontdekken en over hoe men op een solide manier de gevolgen ervan kan evalueren. Het is immers van uiterst belang de aanwezigheid van omgevingen genetische stressoren te herkennen vooraleer hun effecten schadelijk zijn (Gilligan et al. 2000; Lens et al. 2002; Pertoldi et al. 2006).


Pagina | 6

Inleiding

2.1

DE

ROL VAN GENETISCHE VARIABILITEIT IN LEE FBAARHEID VAN POPULAT IES

Kleine en geïsoleerde populaties worden bedreigd door extinctie omwille van verschillende redenen (Keller & Waller 2002).

Deze populaties zijn intrinsiek meer gevoelig aan demografische 1 en

omgevingsstochasticiteit2, en bovendien worden ze geconfronteerd met verschillende genetische bedreigingen: inteelt, verlies van potentieel adaptieve genetische variatie en accumulatie van mutaties (Blomqvist et al. 2010; O'Grady et al. 2006; Reed 2005). Allereerst wordt de kans op inteelt (het paren van nauw verwante individuen) groter omwille van beperkte mogelijkheden tot paren. Ten tweede verliezen deze populaties als gevolg van random fixatie of verlies van allelen door genetische drift, noodzakelijke genetische variatie die hen toelaat te reageren op veranderingen in hun omgeving (Blomqvist et al. 2010). Tenslotte wordt verwacht dat niet gewenste mutaties zullen accumuleren omdat selectie minder effectief is binnen kleine populaties, wat op termijn zou kunnen leiden tot een ‘mutational meltdown’ (Lande 1998; Lynch et al. 1995). Deze demografische, genetische en omgevingsfactoren kunnen interageren en elkaar versterken in een neerwaartse spiraal, een fenomeen bekend als de extinctie vortex (Fig. 2.1) (Blomqvist et al. 2010).

Fig. 2.1: Extinctie vortex in kleine populaties. Alle pijlen stellen positieve relaties voor.

1

Demografische stochasticiteit: random variatie in de reproductie en mortaliteit van individuen. Individuen worden onafhankelijk van elkaar getroffen. 2 Omgevingsstochasticiteit: onvoorspelbare variatie in populatiegroei opgelegd door omgevingsfactoren zoals weersomstandigheden, voedselvoorziening, en populaties van predatoren, competitoren of parasieten. De hele populatie wordt samen getroffen.


Pagina | 7

Inleiding Genetische diversiteit is een eigenschap van zowel individuen als van populaties. Variatie binnen individuen van diploïde soorten worden over het algemeen gekenmerkt door het percentage van loci waarop een individu heterozygoot is, terwijl variatie tussen populaties ook inter-individuele variatie omvat. Deze wordt vaak gekwantificeerd door gendiversiteit3, door het aantal verschillende allelen per locus, of door het percentage van loci dat polymorf is (Lacy 1997). Het behoud van genetische diversiteit is van fundamenteel belang in de conservatiebiologie. Genetische variatie is immers het ruwe materiaal voor evolutionaire verandering binnen populaties van dieren in het wild, en het laat populaties toe te evolueren als respons op milieuveranderingen, of dat nu nieuwe of veranderde ziekten, parasieten, competitoren of predatoren, broeikaseffecten, uitdunning van de ozonlaag of vervuiling zijn. Derhalve heeft de IUCN (World Conservation Union) genetische diversiteit erkend als een van drie niveaus van biodiversiteit die conservatie waard zijn, naast soortendiversiteit en ecosysteemdiversiteit (Frankham 1995; Frankham 1996; McNeely et al. 1990). De nood om genetische variabiliteit binnen populaties te behouden is gebaseerd op twee argumenten. Ten eerste is genetische diversiteit noodzakelijk voor populaties om te evolueren als respons op omgevingsveranderingen en dus essentieel voor hun aanpassingsvermogen. Ten tweede kunnen niveaus van heterozygositeit rechtstreeks gelinkt zijn aan reducties in de populatiefitness via inteeltdepressie4 (Reed & Frankham 2003). In tegenstelling tot genetische drift, die de grootste oorzaak is van verlies van genetische variatie op lange termijn, kan inteelt zeer snel optreden en inteelt depressie veroorzaken binnen en onder populaties met als resultaat een drastische reductie in de fitness van kleine populaties (Blomqvist et al. 2010; Booy et al. 2000; Frankham 2005; Keller & Waller 2002; Spielman et al. 2004).

3

Gendiversiteit: de gemiddelde verwachte heterozygositeit per locus in een populatie. Inteelt depressie: verminderde fitness en fysiologische efficiëntie van nakomelingen die voortkomen uit inteelt ten opzichte van nakomelingen van ver verwante individuen. 4


Pagina | 8

Inleiding 2.1.1

I NTEELTDEPRESSIE

De schadelijke effecten van inteelt zijn reeds lange tijd gekend (Darwin 1876). Vele studies op planten, laboratorium en gedomesticeerde dieren (oa. populaties in dierentuinen) hebben aangetoond dat inteelt onder andere een hogere mortaliteit, lagere fecunditeit, tragere groei, een grotere vatbaarheid voor ziektes, verlaagd vermogen om aan stress te weerstaan en ontwikkelingsinstabiliteit veroorzaakt (Gomendio et al. 2000; Hedrick & Kalinowski 2000; Keller & Waller 2002; Lacy 1997).

Deze verscheidenheid aan effecten op fitness worden collectief

inteeltdepressie genoemd. Aangezien in natuurlijke populaties de kans dat twee bloedverwanten met elkaar paren onvermijdelijk stijgt naarmate de populatiegrootte daalt (Jensen et al. 2007), wordt inteelt nu algemeen erkend als een bezorgdheid in de conservatie van kleine, geïsoleerde populaties (Keller & Waller 2002; Marr et al. 2006). 

Oorzaken van inteeltdepressie

Inteeltdepressie wordt veroorzaakt door een stijging in de frequentie van homozygote loci, en de daaraan gekoppelde daling in de proportie van heterozygoten. Er zijn twee stellingen die dit fenomeen verklaren: de overdominantie hypothese en partiële dominantie of mutatie-selectie balans theorie (Charlesworth & Charlesworth 1999; Charlesworth & Charlesworth 1987; Keller & Waller 2002). In de overdominantie theorie is inteeltdepressie het resultaat van een gebrek aan superieure heterozygoten, aangezien de heterozygoot (A1A2) een grotere fitnessbijdrage heeft in vergelijking met de twee homozygoten (A1A1 en A2A2) (Booy et al. 2000; Jensen et al. 2007). Heterozygoot voordeel is een gevolg van een groter vermogen om biochemische pathways te bufferen tegen negatieve effecten hebben gedurende ontogenese, omwille van hun heterozygote genotypes op niet-gelinkte loci (Pertoldi et al. 2006). Inteelt zal de frequentie van deze superieure genotypes doen dalen, wat een negatief effect heeft op de totale fitness van de populatie (Jensen et al. 2007). Aangezien heterozygoot voordeel een vorm van stabiliserende selectie5 is, zullen allelen in random parende populaties behouden worden als polymorfismen en zal de fitness (of biochemische efficiëntie) bijgevolg altijd dalen naarmate de homozygositeit toeneemt (Charlesworth & Charlesworth 1999). Als resultaat hiervan zouden kleine populaties te lijden hebben onder hogere inteeltdepressie omwille van gereduceerde efficiëntie van selectie ten opzichte van genetische drift, waardoor de voordelige polymorfismen verloren gaan (Booy et al. 2000).

5

Stabiliserende selectie: selectie is stabiliserend/normaliserend voor een kwantitatief kenmerk als een intermediair fenotype het meest fit is. Welk genotype het meest fit is onder dit selectieregime hangt af van de relatie tussen fenotype en genotype.


Pagina | 9

Inleiding Het alternatief, de mutatie-selectie balans theorie of partiële dominantie hypothese, stelt dat het negatieve effect van de stijging in homozygoten veroorzaakt wordt door een fixatie van recessieve of partieel recessieve schadelijke allelen in populaties die te lijden hebben onder inteelt (Jensen et al. 2007). Deze schadelijke allelen worden behouden in de populatie, ofwel door stabiliserende selectie, of door terugkerende mutatie die de eliminatie van strikt schadelijke allelen door selectie in evenwicht houdt (Charlesworth & Charlesworth 1999). Als deze schadelijke allelen geëxpresseerd worden gedurende de ontwikkeling van individuen, zou dit nadelig kunnen zijn voor metabolische processen.

Een daling in fitness als gevolg van verminderde heterozygositeit zal onder deze

hypothese niet noodzakelijk waargenomen worden. Fitness in de populatie blijft mogelijk stabiel doordat schadelijke allelen uit de populatie gezuiverd kunnen worden na blootstelling aan natuurlijke selectie (‘purging’), met een daling in de genetische lading6 als gevolg (Pertoldi et al. 2006). Inteelt kan dus in het voordeel spelen van de toekomstige leefbaarheid van populaties (Lacy 1997). Omwille van purging kunnen populaties die lange tijd klein geweest zijn een lager niveau van inteeltdepressie vertonen dan grote populaties (Booy et al. 2000). De afwezigheid van uitzuivering van schadelijke allelen wordt soms gezien als bewijs voor de overdominantie hypothes.

Uit theoretische en

empirische resultaten blijkt dit echter ongerechtvaardigd te zijn, aangezien de efficiëntie en de mate van zuivering afhankelijk zijn van vele genetische factoren, en het effect ervan verwaarloosbaar is voor de meeste populaties die bedreigd worden door populatiereducties of habitatfragmentatie (Keller & Waller 2002). Tenzij de genetische lading bestaat uit enkele zeer schadelijke (lethale) recessieve allelen, is selectie immers inefficiënt in het uitzuiveren van de genetische lading, en zal inteelt meer waarschijnlijk resulteren in extinctie dan in het verwijderen van de genetische lading (Hedrick 1994; Lacy 1997). Zowel voor de overdominantie als de partiële dominantie hypothese werden bewijzen gevonden, hoewel partiële recessiviteit volstaat om het grootste deel van de inteeltdepressie in Drosophila te verklaren (Charlesworth & Charlesworth 1999). Het is echter moeilijk een onderscheid te maken tussen beide mechanismen omwille van associatieve overdominantie, wat voorkomt wanneer gelinkte sets van schadelijke allelen overdominantie nabootsen (Pamilo & Palsson 1998). In de meeste gevallen neemt de fitness echter gewoon af in verhouding met de inteeltcoëfficiënt F7. Het omgekeerde komt ook voor: bij het kruisen van inteelttakken of ver verwante individuen kan de

6

Genetische lading: de fractie waarmee de gemiddelde populatiefitness wordt veranderd als gevolg van mutatie, segregatie, recombinatie etc. in vergelijking met een populatie, voor de rest identiek, waarin die factor afwezig is. 7 Inteeltcoëfficiënt F: de kans dat 2 genen, random gekozen uit de subpopulatie, beiden afkomstig zijn van een gen in de subpopulatie. Anders gezegd is het de kans dat 2 homologe genen in een individu identiek zijn qua afkomst.


Pagina | 10

Inleiding heterozygositeit op de loci in kwestie hersteld worden en zo leiden tot een stijging in fitness, een fenomeen gekend als heterose8 (Keller & Waller 2002). 

Schatten van inteeltdepressie

Hoewel het inschatten van de effecten van inteelt van groot belang is in de conservatiebiologie, zijn er slechts weinig studies beschikbaar over natuurlijke populaties. Een belangrijke reden hiervoor is de moeilijkheid die geassocieerd is met het bekomen van goede schattingen van inteelt in wilde populaties. Vaak wordt de inteeltcoëfficiënt F berekend (Slate et al. 2004). Om deze te bepalen kunnen onderzoekers verwanten opzettelijk kruisen met elkaar om zo individuen te bekomen met een gekende F. Deze kunnen dan vergeleken worden met individuen uit dezelfde populatie die gekruist werden met ver verwante soortgenoten. In natuurlijke populaties daarentegen, zou men, teneinde individuele niveaus van inteelt en het resultaat ervan te bepalen, de reproductie en overleving van een grote proportie individuen in een populatie over verschillende generaties moeten volgen. Aan de hand hiervan kan dan een genetische stamboom opgesteld worden waaruit F kan berekenend worden voor alle individuen. Inteeltdepressie zou dan afgeleid kunnen worden uit de regressie van fenotype en F (Fig. 2.2) (Balloux et al. 2004; Slate et al. 2004).

Fig. 2.2: De relatie tussen inteelt lading (het aantal lethale equivalenten, B) en inteelt depressie (Keller & Waller 2002)

8

Heterose: de verhoogde kracht in groei, overleving en fertiliteit van hybriden in vergelijking met de twee homozygoten. Resulteert gewoonlijk uit de kruisingen tussen twee genetisch verschillende lijnen die een hoge mate van inteelt vertonen, en is steeds geassocieerd met verhoogde heterozygositeit. In het Engels ook wel ‘hybrid vigour’ genoemd.


Pagina | 11

Inleiding De immigratie van individuen met ongekende origine en verwantschap, en het voorkomen van extrapaar copulaties en intraspecifiek broedsel parasitisme9 in wilde populaties, zorgen er echter voor dat stamboomreconstructie een inefficiënte methode is om de inteeltcoëfficiënt te bepalen. Ze kunnen immers resulteren in een verschil tussen sociaal (geobserveerd) en genetisch ouderschap (Alho et al. 2009; Hansson & Westerberg 2002; Jensen et al. 2007). In vele gevallen zijn stambomen bovendien niet beschikbaar omwille van de beperkingen die voortkomen uit het gebruik van de vangst-hervangst methode.

Het resultaat is dat de meeste studies die de relatie tussen de

inteeltcoëfficiënt en fitness in het wild met enig vermogen hebben geschat, ofwel experimenteel zijn (Jiménez et al. 1994), ofwel uitgevoerd werden op kleine, geïsoleerde populaties (Hansson & Westerberg 2002). Om het resultaat van inteelt op fitness te onderzoeken hebben onderzoekers derhalve vertrouwd op indirecte schatters van inteelt, gebaseerd op allelische data en moleculaire merkers. Het meest gebruikte alternatief tot nu toe is het schatten van genetische heterozygositeit als een surrogaatmaat voor inteelt. De redenering hierachter is dat inteelt resulteert in een daling van de frequentie heterozygoten in een populatie. In deze methode wordt de heterozygositeit van een merker (typisch gemeten op 5-10 loci) gekoppeld aan een fenotypische waarde, een aanpak die gekend staat als heterozygositeit-fitness correlatie (HFC) (zie ook Relatie tussen Genetische diversiteit en fitness). 2.1.2

V ERLIES VAN ADAPTIEVE DIVERSITEIT

Frequenties van allelen volgen een ‘random walk’ proces in kleine populaties als resultaat van de afwezigheid van deterministische of directionele krachten (zoals selectie) op genfrequenties (Lacy 1987). Die genetische drift is het gevolg van de random transmissie van genen van de ene generatie naar de volgende. Willekeurige overerving van genen uit een kleine genenpool bij elke nieuwe generatie resulteert namelijk in grotere fluctuaties van genfrequenties dan wanneer genen random genomen worden uit een grote genenpool (Lacy et al. 1993). Om die reden verliezen kleine populaties veel sneller genetische variatie dan grote populaties, en naarmate allelen verloren gaan, stijgt de homozygositeit noodzakelijkerwijs.

Daar, als gevolg van drift, zowel voordelige als

schadelijke allelen kunnen gefixeerd worden, kan de gemiddelde fitness van de populatie stijgen of dalen (Newman & Pilson 1997).

Naarmate meer adaptieve allelen vervangen worden door

schadelijke allelen daalt de fitness binnen de populatie en neemt de populatiegrootte verder af, waardoor genetische drift nog sneller ageert. Dit feedback mechanisme wordt zoals eerder vermeld ‘mutational meltdown’ genoemd. Hoewel genetische drift een niet te verwaarlozen rol speelt in

9

Intraspecifiek broedsel parasitisme: een variëteit van broedsel parasitisme in vogels, waarbij vrouwtjes hun eieren leggen in het nest van anderen van dezelfde soort.


Pagina | 12

Inleiding kleine populaties, is tijdsverloop van dit proces slechts in de orde van honderden generaties, het zou dus het geen significante bijdrage leveren aan de recente, snelle afname van populaties (Frankham 2005; Lacy 1997). Verlies van genetische diversiteit verhoogt het risico op extinctie van kleine populaties, voornamelijk door het nadelig effect ervan op het vermogen van die populaties te evolueren in respons op omgevingsverandering (Frankham 2005; Lacy 1997; Pertoldi et al. 2007; Reed 2005; Vilas et al. 2006). Ten eerste is de snelheid van een evolutionaire respons op selectie op een kenmerk proportioneel met de additieve genetische variatie 10 , die op haar beurt evenredig is met de verwachte heterozygositeit of gendiversiteit van loci die het kenmerk beïnvloeden. Het is weinig waarschijnlijk dat zeldzame voordelige allelen, die een significant effect op de voortgang van evolutie kunnen hebben, ontstaan in kleine populaties. Als voordelige mutaties dan toch voorkomen, zullen ze waarschijnlijk verloren gaan door drift (Reed 2005). Ten tweede is de omvang van evolutionaire adaptatie beperkt door het al dan niet aanwezig zijn van alternatieve allelen binnen de populatie. Bijgevolg zal een populatie met lage overerfbaarheid, lage heterozygositeit en weinig polymorfe loci zich trager aanpassen en een lagere graad van adaptatie halen vooraleer de grens aan respons op selectie bereikt is, dan een meer diverse populatie (Lacy 1997). Over het algemeen lijken kleine populaties dus minder in staat zich aan te passen aan nieuwe uitdagingen in hun milieu, als resultaat van het verlies van (potentieel) adaptieve genetische variatie door genetische drift (Reed 2005). Genetische diversiteit is uiteraard belangrijk voor evolutie op lange termijn, maar ze zou ook cruciaal kunnen zijn op korte termijn aangezien evolutie vaak voorkomt op kleine tijdschaal. De snelheid waarmee de omgeving verandert is vandaag immers veel hoger dan wellicht op enig welk ander tijdstip in de voorbije evolutionaire geschiedenis (Lacy 1997; Reznick & Ghalambor 2001). Neem bijvoorbeeld een populatie die genotypes omvat die verschillend geadapteerd zijn aan diverse microhabitats (niche-variatie hypothese). Zo een populatie kan hogere aantallen behouden in heterogene omgevingen, ze kan blijven voortbestaan als ze geconfronteerd wordt met (a)biotische omgevingsveranderingen, of ze kan een verhoogd kolonisatievermogen hebben. Over het algemeen heeft deze populatie dus een groter evolutionair potentieel en grotere leefbaarheid.

Op een

vergelijkbare manier kan de diversiteit in allelen geassocieerd met ziekteresistentie, populaties ook helpen om aan pathogenen te weerstaan (Booy et al. 2000; Vilas et al. 2006). 10

Additieve genetische variatie: genetische variatie kan onderverdeeld worden in 3 componenten: additieve, dominantie en interactie genetische variantie. Additieve genetische variatie is het cumulatieve effect van allelen binnen en tussen loci, m.a.w. variatie veroorzaakt door verschillen tussen genen. Dominantie en interactie genetische variatie vormen samen niet-additieve genetische variatie, zie voetnoot 14.


Pagina | 13

Inleiding 2.1.3 

G ENETISCHE EFFECTEN VS . DEMOGRAFIE Effect van genetica op extinctierisico

Er bestaat controversie over het belang van genetische factoren in het risico op uitsterven. Vele auteurs beweren dat soorten gewoonlijk uitsterven als gevolg van demografische en omgevingsstochasticiteit vooraleer genetische factoren belangrijk worden (Caro & Laurenson 1994; Caughley 1994; Lande 1988).

De effectiviteit van natuurlijke selectie in het uitzuiveren van

schadelijke allelen vormde een belangrijk onderdeel van deze controverse (Hedrick 1994; Lande 1988). Meer recent vonden twee studies een nadelige impact van de genetische structuur van populaties op hun extinctierisico (Newman & Pilson 1997; Saccheri et al. 1998), waarbij inteelt en gereduceerde

diversiteit

werden

geassocieerd

met

verhoogd

extinctierisico

in

wilde

vlinderpopulaties (Saccheri et al. 1998), en waarbij de snelheid van uitsterven uitgesproken hoger was in populaties van Clarkia pulchella met hogere versus lagere inteelt (Newman & Pilson 1997). De stelling dat genetische effecten geen impact hebben op het uitsterven van soorten werd bijgevolg in vraag gesteld (Frankham 2005; Frankham 2009), en later zelfs verworpen door Spielman et al. (2004). Zij toonden aan dat een significante meerderheid van de 170 bedreigde taxa, die opgenomen werden in hun studie, een lagere genetische diversiteit vertoonden dan taxonomisch verwante niet bedreigde taxa. 

Inteelt in natuurlijke populaties

Een tweede twistpunt ontstond eind jaren ’70, toen de impact van inteelt op populaties in het wild in vraag werd gesteld (Frankham 2005; Frankham 2009). Alhoewel de negatieve gevolgen van inteelt reeds lang vastgesteld zijn in gedomesticeerde populaties en in gevangenschap (Charlesworth & Charlesworth 1987; Hedrick & Kalinowski 2000; Lacy et al. 1993), werd het belang ervan in wilde populaties betwijfeld. Crnokrak en Roff (1999) leverden het eerste bewijs dat inteelt wel degelijk schadelijke effecten had op levensgeschiedeniskenmerken van wilde soorten in hun natuurlijke habitat.

Hun meta-analyse stelde vast dat inteelt depressie voorkwam in 90% van de 157

gevalideerde datasets, bestaande uit 37 taxa. Verder werd de impact van inteelt in het wild ongeveer zeven keer groter geschat dan de gevolgen ervan op dieren in gevangenschap, wat in de lijn van de veronderstelling ligt dat inteelt doorgaans ernstigere effecten heeft in stresserende condities, een hypothese die bevestigd werd door Armbruster en Reed (2005). Verschillende andere studies hebben ondertussen de besluiten van Crnokrak en Roff (1999) bevestigd (Frankham 2005; Keller & Waller 2002). Zo stijgt bijvoorbeeld de kans op een mislukte uitbroeding bij 99 vogelsoorten naarmate de genetische similariteit van de ouders toeneemt (Spottiswoode & Møller 2003). Later ontstond controversie over of inteelt al dan niet een invloed had op de levensvatbaarheid van


Pagina | 14

Inleiding populaties in het wild. O’Grady et al. (2006) toonden aan dat de inclusie versus de exclusie van inteeltdepressie in realistische computermodellen (‘population viability analysis’, PVA) substantiële reducties veroorzaakt over gemiddelde tijdsintervallen. Vandaag de dag is er overvloedig bewijs om te kunnen besluiten dat de verdeeldheid over het belang van inteeltdepressie in het wild in natuurlijke habitatten is opgelost (Frankham 2009). Het is duidelijk dat inteelt en de resulterende daling in fitness regelmatig voorkomen in de natuur en ernstig genoeg kunnen zijn om de overlevingskans van kleine en geïsoleerde populaties aan te tasten (Keller & Waller 2002).


Pagina | 15

Inleiding

2.2

F LUCTUERENDE

ASYMMETRIE ALS MAAT VOOR STRESS

Zoals eerder vermeld, hebben conservatiebiologen dringend nood aan eenvoudige schatters of stressindicatoren die als vroege waarschuwingssystemen kunnen dienen, om reducties in fitness te meten vooraleer de effecten ervan onomkeerbaar worden (Gilligan et al. 2000; Lens et al. 2000). Omdat stress de ontwikkelingsstabiliteit van een organisme vaak beïnvloedt vooraleer andere levensgeschiedeniskenmerken

worden

getroffen,

kan

dit

een

goede

bio-indicator

zijn.

Ontwikkelings(in)stabiliteit wordt gedefinieerd als het (on)vermogen van een individu om zijn ontwikkeling te bufferen tegen random storingen of stressoren, die zowel genetisch (hoge mate van inteelt, extreme homozygositeit, hybridisatie11, nieuwe mutaties, periodes van intense directionele selectie)

als

omgevingsgerelateerd

(onder

andere

ongewone

temperaturen,

voedselbronnen, chemische vervuiling, geluidsoverlast,...) kunnen zijn.

deficiënte

Een probleem dat zich

voordoet is dat deze (in)stabiliteit niet rechtstreeks waarneembaar is in populaties. Daarom doen onderzoekers vaak een beroep op fluctuerende asymmetrie (FA), i.e. niet-directionele deviaties van bilaterale symmetrie, als maat voor ontwikkelingsinstabiliteit (Gilligan et al. 2000; Knierim et al. 2007; Pertoldi et al. 2006). 2.2.1

H ET BEGRIP FA

Het kernidee achter het gebruik van FA, als een maat voor ontwikkelingsinstabiliteit, is dat beide zijden van een bilateraal symmetrisch individu kunnen gezien worden als onafhankelijke replica’s (Palmer & Strobeck 1986). Aangezien beide zijden onder controle staan van hetzelfde genoom en onderhevig zijn aan dezelfde externe factoren (in homogene milieus, identiek aan beide zijden), verwachten we dat beide kanten identiek zullen zijn. Gedurende de ontwikkeling kunnen evenwel kleine perturbaties (ontwikkelingsruis) een afwijking in de ontwikkeling veroorzaken, waarbij slechts 1 van beide lichaamsdelen wordt aangetast. De exacte processen die deze ruis veroorzaken zijn tot op heden onvoldoende gekend; mogelijks liggen perturbaties op moleculair niveau aan de basis ervan, hoewel ook random variatie in de snelheid van fysiologische processen tussen cellen de oorzaak zou kunnen zijn (Van Dongen 2006). In ieder geval zullen deze perturbaties voornamelijk lokaal actief zijn en zullen de effecten ervan links en rechts onafhankelijk van elkaar accumuleren en zo leiden tot asymmetrische fenotypes. FA in bilaterale kenmerken is dus de uitkomst van 2 tegengestelde krachten: deze die individuen doen afwijken van de genetisch geprogrammeerde uitkomst (ontwikkelingsruis), en deze die ontwikkeling stabiliseren (ontwikkelingsstabiliteit) (Gilligan et al. 2000; Lens et al. 2002; Palmer & Strobeck 1986; Van Dongen 2006).

11

Hybiridisatie: vorming van een hybride individu door het kruisen van twee genetisch verschillende organismen, waardoor co-geadapteerde gencomplexen kunnen gebroken worden.


Pagina | 16

Inleiding 2.2.2

V OORDELEN VAN FA

Er zijn een aantal redenen, van zowel methodologische als conceptuele aard, waarom het gebruik van FA zo aantrekkelijk is voor het gebruik in studies naar de relatie tussen ontwikkelingsstabiliteit en stress. Allereerst is perfecte symmetrie een standaard, die a priori een ondubbelzinnige optimale waarde vooropstelt wanneer ze vergeleken wordt met andere metingen. Een tweede reden is dat FA langetermijneffecten reflecteert en zo mogelijke stressvolle condities weergeeft die anders niet zouden gedetecteerd worden; bovendien laat de waarneembare FA in populaties toe om evolutionaire veranderingen in de onobserveerbare ontwikkelingsinstabiliteit te op te sporen. Ten derde is het zeer onwaarschijnlijk dat de procedure van staalname de meting van FA zelf zal beïnvloeden, aangezien FA niet-invasief, relatief makkelijk en goedkoop te meten is, en verder is het relatief eenvoudig een staalname te verkrijgen, die groot genoeg is om statische analyses op uit te voeren (Van Dongen 1999). Dit is vooral het geval wanneer we de vergelijking maken met studies naar overleving of reproductie , waarvoor vaak (meerdere) hervangsten nodig zijn of voldaan moet worden aan strikte modelvoorwaarden. Een bijkomend voordeel is dat FA een middel is dat zowel in het laboratorium als in het veld op identieke wijze kan aangewend worden, wat maakt dat de resultaten van studies in beide omstandigheden makkelijk kunnen vergeleken worden (Knierim et al. 2007; Møller & Swaddle 1997; Palmer 1996). Ook vanuit evolutionair perspectief zijn nog enkele belangrijke voordelen op te sommen voor het gebruik van FA als biomonitor. FA en ontwikkelingsinstabiliteit zouden namelijk een rol spelen in seksuele selectie en de evolutie van partnerkeuze, beide mechanismen die erkend zijn als belangrijke evolutionaire krachten. Tenslotte wordt er gesuggereerd dat homeostase12 in ontwikkeling (het gecombineerde effect van ontwikkelingsinstabiliteit en kanalisatie13) genetische variatie zouden kunnen maskeren, zodanig dat nieuwe mutaties kunnen ontsnappen aan natuurlijke selectie. Onder stress kan die homeostase in de ontwikkeling echter afnemen, en vervolgens de cryptische genetische variatie expresseren en blootstellen aan selectie. Verhoogd energieverbruik in stressvolle condities compromitteert met andere woorden het behoud van ontwikkelingsstabiliteit, en dit maakt van FA een meer stressgevoelige maat dan het traditionele gebruik van fitness maten. Hierdoor is FA een populair werkmiddel geworden om de kwaliteit en gezondheid van individuen en populaties te schatten (Lens et al. 2002; Van Dongen 2006). 12

Homeostase: de neiging van een biologisch systeem om verandering te weerstaan en zichzelf te onderhouden in een staat van stabiel evenwicht. 13 Kanalisatie: het vermogen om een consistent fenotype te produceren ondanks variabele genetische of omgevingsfactoren. Kanalisatie wordt fenotypisch geëxpresseerd door variatie tussen individuen onder een spectrum aan omgevingscondities (eigen aan het genoom), terwijl ontwikkelingsinstabiliteit wordt geëxpresseerd door variatie binnen eenzelfde individu onder specifieke condities (fenotypische uitdrukking van die eigenschap).


Pagina | 17

Inleiding 2.2.3

E IGENSCHAPPEN VAN FA

FA is een van de drie bestaande types van asymmetrie, elk gekenmerkt door een verschillende combinatie van gemiddelde (µ) en variantie (σ²) van de distributie van de rechts - links (R-L) verschillen. FA zelf wordt gekenmerkt door een normaalverdeling met als gemiddelde 0. Dit kan makkelijk afgeleid worden uit volgende redenering. Beschouw de vleugels van een staal van adulte Huismussen. Voor zowel de rechter- als de linkervleugel bestaat er een frequentiedistributie van lengtes (Fig. 2.3 a, b). Een ongekende fractie van deze variatie voor elke vleugel is een gevolg van genetische verschillen tussen individuen (zwarte delen), de resterende variatie is veroorzaakt door de effecten van de omgeving op vleugellengte (grijze zone). Aangezien beide vleugels het product zijn van hetzelfde genoom, valt elk genetisch effect op vleugellengte weg van zodra we het verschil berekenen tussen de rechter- en linkervleugel.

De resulterende frequentiedistributie van R-L,

normaalverdeeld met µ=0, wordt vaak geïnterpreteerd als het product van niet-genetische informatie in symmetrie (Fig. 2.3 c). De breedte van de bekomen normaalverdeling is afhankelijk van de variantie van de populatie en geeft dus een beeld van de stabiliteit van de gehele populatie. Het is belangrijk te vermelden dat van zodra een van beide statische voorwaarden niet voldaan is voor een bepaalde distributie van R-L, de getoonde variatie in R-L niet langer een product is van enkel ontwikkelingsruis; een ongekende fractie van de variatie zal dan een genetische basis hebben (Møller & Swaddle 1997; Palmer & Strobeck 1986; Palmer & Strobeck 1992).

Fig. 2.3: Een grafische illustratie van variatie in vleugellengte (a,b) en van ideale fluctuerende asymmetrie (c), waarin de conventionele interpretatie van FA getoond wordt. Ri = grootte van een kenmerk aan de rechterzijde, Li = grootte van het bilateraal gepaarde kenmerk aan de linkerzijde. De onderste curve toont genetisch geïnduceerde variatie (met bijhorende zwarte zone), de bovenste curves duiden totale fenotypische variatie aan (waaronder ook ontwikkelingsruis).

De grijze zone onder de curve toont enkel de

omgevingsgeïnduceerde variatie (Palmer & Strobeck 1992).


Pagina | 18

Inleiding Hoewel de voorwaarde voor normaliteit vaak wordt toegepast om kenmerken te selecteren die ‘echte’ FA vertonen, kan een afwijking ervan, namelijk leptokurtosis, nog steeds geïnterpreteerd worden als de uitkomst van echte FA. Immers, als alle individuen hetzelfde onderliggende niveau van ontwikkelingsinstabiliteit vertonen, dan reflecteert een staal van R-L een staal van 1 algemene normaalverdeling.

Doch, wanneer de graad van ontwikkelingsinstabiliteit verschilt tussen de

individuen van een populatie, zal het staal van R-L asymmetriewaarden een mengsel representeren van diverse verdelingen (bijvoorbeeld met hoge en lage FA, zie Fig. 2.4 a, c), allemaal met gemiddelde 0, maar met verschillende varianties. Dit soort mengsel is typisch leptokurtisch of gepiekt (Fig. 2.3 b). Deze deviatie van normaliteit vertegenwoordigt

dus

gewoon

de

heterogeniteit

van

onderliggende niveaus van ontwikkelingsinstabiliteit (Knierim et al. 2007; Palmer & Strobeck 1992).

Fig. 2.4: Een leptokurtische verdeling van R-L variatie (b) volgend uit een mengsel van (a) lage en (c) hoge FA in een staal. Zie Fig. 2.3 voor legende (Palmer & Strobeck 1992)

2.2.4

A NDERE VORMEN VAN ASYMMETRIE

Naast FA bestaan nog 2 andere vormen van pure asymmetrie: directionele asymmetrie en antisymmetrie. Directionele asymmetrie (DA, Fig. 2.5 b) komt voor als er een algemene trend of gemiddelde tendens bestaat voor asymmetrie in een bepaalde richting, dus als een kenmerk gewoonlijk groter is aan de ene kant ten opzichte van de andere zijde. Dit verschil in grootte kan ontstaan door differentieel gebruik of door genetische bepaling. Voorbeelden zijn onder andere de draaiing en geassocieerde asymmetrie van gastropoden, de asymmetrie van platvissen en het aantal lobben in de rechter- en linkerlong in de mens. Kenmerken met DA vertonen normaal verdeelde R-L verschillen rond een gemiddelde dat significant verschilt van 0. Antisymmetrie (AS,Fig. 2.5 c) is het patroon waarbij de normale staat asymmetrie is (vermoedelijk genetisch bepaald), maar waarbij de zijde die het groter kenmerk bevat, varieert, dus als ongeveer de helft van de populatie een grotere waarde bezit voor het kenmerk aan de rechterzijde, en de andere helft voor de linkerzijde.

Fig. 2.5: De drie ‘pure’ vormen van bilaterale asymmetrie: a) fluctuerende asymmetrie, b) directionele asymmetrie, en c) antisymmetrie. Zie Fig. 2.3 voor legende (Palmer & Strobeck 1992).


Pagina | 19

Inleiding Extreme vormen van AS zijn duidelijk bimodaal, zoals bijvoorbeeld bij de signaalklauwen van Wenkkrabben (Uca), waar de ene klauw vele malen groter is dan de andere, maar waar rechtshandige en linkshandige individuen voorkomen met ruwweg een gelijke frequentie in bijna alle soorten.

Subtielere graden van AS zullen zich voordoen als breedgepiekte, bijna unimodale

distributies (platykurtisch). Belangrijk om op te merken is dat, in tegenstelling tot FA, DA en AS wel een ongekende genetische basis hebben (zie zwarte delen in Fig. 2.5 b, c), en dus niet het resultaat zijn van enkel ontwikkelingsruis (Palmer & Strobeck 1986; Palmer & Strobeck 1992; Van Dongen 2006). Aangezien DA en AS verondersteld worden een significante genetische basis te hebben, of hun oorspong te vinden in differentieel gebruik van bepaalde lichaamsdelen, worden ze onbruikbaar geacht als maat voor ontwikkelingsinstabiliteit. Een bijkomend probleem is dat een vermenging van FA en AS ook kan resulteren in zowel platykurtische als leptokurtische verdelingen met gemiddelde 0, waardoor verwarring kan ontstaan met de eerder vermeldde vorm van leptokurtosis, die een gevolg is van heterogeniteit in ontwikkelingsinstabiliteit (Knierim et al. 2007; Palmer & Strobeck 1992). Toch heeft een toenemend aantal studies aangetoond dat de drie types asymmetrie beschouwd zouden moeten worden als intergerelateerd, deel uitmakend van een continuüm, eerder dan aparte fenomenen, en dat adaptieve asymmetrieën zoals DA en AS wel degelijk ontwikkelingsinstabiliteit kunnen reflecteren onder bepaalde condities (Graham et al. 1998; Kark et al. 2001; Leamy et al. 1999; Lens & Van Dongen 2000; Lens et al. 2002; Møller & Swaddle 1997). Individuen die fenotypes bezitten die sterk verschillen van de norm (ongeacht deze asymmetrie of symmetrie is) blijken immers minder fit en dus minder stabiel wat betreft ontwikkeling. Er wordt algemeen aangenomen dat individuen die zich in de lange staart van het populatiefrequentiediagram bevinden van lagere fenotypische en misschien genotypische kwaliteit zijn en onstabiele patronen van morfogenese vertonen (Møller & Swaddle 1997).

Desondanks bestaat er weinig empirisch bewijs voor

verschuivingen van asymmetrie in natuurlijke populaties, een fenomeen dat een gevolg zou kunnen zijn van het feit dat krachtige statistische middelen ontbreken, die toelaten de verschillende types asymmetrie te onderscheiden van elkaar. Gebaseerd op het feit dat alle vormen van asymmetrie (FA, DA, AS) kunnen beschreven worden door normaalverdelingen (Palmer & Strobeck 1992), en dat heterogeniteit tussen individuen in ontwikkelingsinstabiliteit resulteert in leptokurtische verdelingen (Knierim et al. 2007), introduceerden Van Dongen et al. (1999a) het gebruik van ‘mixture analysis’ om de drie types van asymmetrie te identificeren uit de verdeling van het verschil R-L. Aangezien het voorkomen van verschillende vormen van asymmetrie verstrekkende gevolgen heeft voor zowel de analyse als de interpretatie van asymmetrie data, is de identificatie en scheiding ervan een belangrijk aspect in de analyse van FA en ontwikkelingsstabiliteit.


Pagina | 20

Inleiding 2.2.5

O VERERFBAARHEID VAN FA

De vraag of ontwikkelingsinstabiliteit al dan niet overerfbaar is, en een beter begrip van de genetische achtergrond ervan, zijn van primair belang in het onderzoek naar het mogelijke bestaan van een individuele asymmetrie parameter (IAP) en spelen een fundamentele rol in het nagaan van de mate waarin patronen in een of meerdere kenmerken genoom- of individuwijde effecten reflecteren. Het gebruik van FA en ontwikkelingsinstabiliteit als een maat van stress in ecologische of conservatieonderzoeken gaat er impliciet vanuit dat niveaus van FA volledig te wijten zijn aan de omgevingscondities (Palmer 1996), wat niet noodzakelijk zo hoeft te zijn (Van Dongen 2006). Ontwikkelingsstabiliteit wordt verondersteld ten minste gedeeltelijk onder genetische controle te staan (Van Dongen 2006), hoewel hierover nog veel onenigheid bestaat. Overerfbaarheid14 van FA werd vaak geschat door het vergelijken van kenmerkspecifieke FA tussen ouders en hun nakomelingen (Møller & Swaddle 1997), waarbij sommige studies een lage, maar significante overerfbare component rapporteerden (Møller 1994; Thornhill & Sauer 1992), terwijl andere geen significante overerfbaarheid vonden (Tuinstra et al. 1990). Om duidelijkheid te scheppen in deze zaak, voerden Møller en Thornhill (1997) een meta-analyse uit die schattingen van FA combineerde van 34 studies, wat leidde tot een geschatte gemiddelde, significante overerfbaarheid van 0,19. Deze waarde werd fel bekritiseerd omwille van statische en experimentele problemen in de gebruikte studies, en ook omdat de meta-analyse zelf te lijden had onder verschillende fouten en misinterpretaties. Andere studies gaven aan dat de gemiddelde waarde waarschijnlijk lager lag (e.g. Fuller & Houle rapporteerden een waarde van slechts 0,026 in 2003; terwijl Van Dongen 3 jaar eerder nog een waarde van 0,42 meldde). De meeste onderzoekers zijn het er nu over eens dat er slechts een heel kleine fractie additieve genetische variatie voor FA is in de meeste kenmerken, hoewel deze variatie in sommige gevallen toch statistisch significant zou kunnen zijn (Leamy & Klingenberg 2005). Het feit dat h² voor FA zo laag is bevestigt ook de veronderstelling dat FA gebruikt kan worden als een indicator voor omgevingscondities. Als de overerfbaarheid immers hoog zou blijken, zou het een minder

betrouwbare

biomonitor

zijn.

Daar

FA

een

onprecieze

schatter

is

van

ontwikkelingsinstabiliteit, onderschatten overerfbaarheden van FA de overerfbare component in het onobserveerbare proces van interesse, namelijk ontwikkelingsinstabiliteit. De huidige kennis van de omvang van additieve genetische variatie, of overerfbaarheid, is bijgevolg nog kleine voor ontwikkelingsstabiliteit dan voor FA (Leamy & Klingenberg 2005; Van Dongen 2006).

14

Overerfbaarheid: een maat voor de graad waarin een fenotype genetische beïnvloed is en gemodificeerd kan worden door selectie. Het wordt voorgesteld door het symbool h² en is gelijk aan de additieve genetische variatie (zie voetnoot 10) gedeeld door de fenotypische variatie.


Pagina | 21

Inleiding

2.3

R ELATIE

2.3.1

D E GENETISCHE BASIS VAN ONTWIKKELINGSINSTABILITEIT EN FA

TUSSEN GENETI SCHE DIVERSITEIT EN FITNESS

Schattingen van de relatie tussen individuele genetische diversiteit en individuele maten van levensgeschiedeniskenmerken, fysiologische en morfologische kenmerken, zoals FA, zijn collectief bekend als heterozygositeit-fitness correlaties (Chapman et al. 2009). Er is aangetoond dat ten minste 3 types van genetische stress een invloed hebben op FA: verlies van genetische variatie, hybridisatie, en het opnemen van een nieuwe mutant/mutatie in de populatie (Leary & Allendorf 1989). Het genotype kan FA dus beïnvloeden op 3 manieren: door heterozygote superioriteit, door genomische coadaptatie, of tenslotte door de verstorende invloed van homozygositeit voor dominante of schadelijke recessieve allelen (Markow 1995; Pertoldi et al. 2006). Allereerst zullen meer gebalanceerde cogeadapteerde gencomplexen, die zich gevestigd hebben en bewaard bleven over de evolutionaire geschiedenis van een organisme of populaties via natuurlijke selectie, volgens de genomische coadaptatie theorie hogere ontwikkelingsstabiliteit vertonen dan andere gencomplexen (Erbout et al. 2008; Pertoldi et al. 2006). Die genetische balans komt voort uit niet-additieve genetische effecten die zowel ageren binnen (dominantie en overdominantie) als tussen loci (epistase) (Alibert & Auffray 2003). Verschillende studies ondersteunen de stelling dat hybridizatie tussen soorten leidt tot een vermindering van de ontwikkelingsstabiliteit (Markow 1995). Zo toonden Ross & Robertson (1990) aan dat de hybriden van 2 miersoorten van het genus Solenopsis significant hogere FA vertoonden voor 3 van de 7 bestudeerde kenmerken ten opzichte van hun niet-hybride soortgenoten.

Meer recent rapporteerde N. Erbout (2008) dat hybride

nakomelingen van twee nauw verwante soorten fruitvliegjes (Ceratitis rosa en C. fasciventris) meer asymmetrisch ontwikkelden dan de kroost van beide parentale soorten. Inteelt heeft daarenboven twee grote effecten op de genomische structuur van een populatie: ten eerste reduceert het genetische variatie en ten tweede verhoogt het de homozygositeit. Lerner (1954) stelde dat heterozygositeit fungeert als een buffer gedurende de ontwikkeling, en dat populaties

met

hogere

graden

van

heterozygositeit

groter

potentieel

hebben

voor

ontwikkelingstabiliteit. Dit is het gevolg van efficiëntere kanalisatie waardoor zulke popualties fenotypes preciezer expresseren uitgaande van het genotype van het individu. Volgens dit argument zouden individuen die te lijden hebben onder inteelt met hogere homozygositeit, hogere FA moeten vertonen dan individuen die voortkomen uit paringen van ver verwante organismen (Gilligan et al. 2000; Møller & Swaddle 1997). Het empirisch onderzoeken van de heterozygositeitstheorie kan op 2 niveaus gebeuren: op populatie- en op individueel niveau. Voor het eerste wordt voorspeld dat de gemiddelde

populatie

heterozygositeit

negatief

gerelateerd

is

aan


de

gemiddelde

Pagina | 22

Inleiding populatieasymmetrie, en voor het tweede wordt verwacht dat de proportie van heterozygote loci van een individu negatief gecorreleerd is met zijn graad van asymmetrie (Kark et al. 2001). Er bestaat zowel bewijs vóór (Leary & Allendorf 1984; Markow 1995; Siikämaki & Lammi 1998) als tegen (Kark et al. 2001; Livshits & Smouse 1993; Markow 1995; Woolf 1993) de heterozygositeit hypothese. Een meta-analyse uitgevoerd door Vøllestadt et al. (1999) toonde aan dat slechts een hele kleine proportie van de variantie in ontwikkelingsinstabiliteit (geschat door FA) verklaard kon worden door de graad van heterozygositeit, mogelijk omdat de relatie tussen beiden pas belangrijk wordt als de omgeving meer stress veroorzaakt. Ook het effect van alleenstaande genen op ontwikkelingsstabiliteit kan niet uitgesloten worden, hoewel voorbeelden beperkt blijven (Alibert & Auffray 2003; Pertoldi et al. 2006). De meest gekende komen uit de extensieve studies uitgevoerd door McKenzie en collega’s op mutaties in Australische aasvliegen (Lucilia cuprina) en in Drosophila, die verhoogde asymmetrie veroorzaken in het aantal borstelharen aanwezig op de poten van deze vliegen (Clarke et al. 2000; Davies et al. 1992; McKenzie 1997). De genen Rop-1 en Rdl maken aasvliegen resistent voor verschillende insecticiden en werken met partiële of volledige dominantie specifiek in op de FA in het aantal sternopleurale borstels, maar niet op niveaus van FA in verschillende vleugelkenmerken (Clarke et al. 2000). Borstelasymmetrie is positief gecorreleerd met ontwikkelingstijd en negatief met de mogelijkheid van uitbroeden van eitjes, wat erop wijst dat er een kost is in fitness die gepaard gaat met stijgende asymmetrie (McKenzie & O'Farrell 1993). De actie van het Rop-1 gen wordt totaal tenietgedaan door epistatische interacties met Scl (geschulpte vleugels), een gen homoloog aan het Notch gen in Drosophila. Notch is een belangrijk controlegen in fruitvliegen, dat specifiek betrokken is de controle van de ontwikkeling van het zenuwstelsel. Notch mutanten hebben over het algemeen een verhoogde graad van asymmetrie, in vergelijking met wildtype individuen.

Het Notch gen is dus geen

asymmetriegen in se, maar eerder een gen dat kenmerkspecifiek is in zijn actie op bepaalde borstels. Het beïnvloedt dus ook de mate van asymmetrie in deze borstels (Leamy & Klingenberg 2005; Møller & Swaddle 1997). Dit soort genen representeren precies die genetische basis voor asymmetrie die voorspeld werd in het ontwikkelingsmodel dat naar voor gebracht werd door Klingenberg & Nijhout (1999).

Niettemin hebben sommige genen een meer algemeen effect door FA in een reeks

kenmerken aan te tasten. Allelen op de lactosedehydrogenase (LDH) locus in Killivissen bijvoorbeeld, hebben een effect op de ontwikkelingsinstabiliteit in een aantal schaal en vinstraalkenmerken (Mitton 1993). Queitsch et al. (2002), bevestigden eerdere resultaten van Rutherford en Lindquist (1998), die aantoonden dat Hsp90 het vermogen voor evolutionaire verandering kan promoten in anders verankerde ontwikkelingsprocessen. Daarna suggereerde Rutherford (2003) nog dat onder omstandigheden waar cellulaire concentraties van Hsp90 gelimiteerd worden, zoals bijvoorbeeld


Pagina | 23

Inleiding wanneer organismen worden blootgesteld aan stress, een verhoogde ontwikkelingsinstabiliteit zal worden waargenomen.

Bovenvermelde voorbeelden zijn slechts enkele van de recent

gerapporteerde effecten van één of enkele genen op de ontwikkeling van een abnormaal, asymmetrisch fenotype in verschillende organismen. Verdere studies over ontwikkelingsprocessen zullen in de toekomst informatie verschaffen over hoe controlegenen die betrokken zijn in deze processen al dan niet verantwoordelijk zijn voor de vorming van symmetrische fenotypes. Er is voldoende bewijs voor een genetische bijdrage aan ontwikkelingsinstabiliteit, maar de aard van de genetische funderingen blijft onduidelijk. Verschillende studies tonen een associatie tussen homozygositeit en fluctuerende asymmetrie aan, anderen ondersteunen genomische coadaptatie en de rol van alleenstaande genen werd nog niet voldoende specifiek onderzocht. Mogelijk vormen ze alle drie een genetische basis voor ontwikkelingsinstabiliteit en FA, maar opereren ze in verschillende soorten en onder verschillende omstandigheden (Markow 1995). 2.3.2

R ELATIE TUSSEN GENETISCHE HETEROZYGOSITEIT EN INTEELT

Verschillende studies hebben de laatste jaren significante relaties gemeld tussen multilocus heterozygositeit (MLH) in niet-coderend DNA en fitness-gerelateerde kenmerken in natuurlijke populaties, waarbij inteeltdepressie meestal werd beschouwd als de meest waarschijnlijke verklaring voor de gevonden relatie (Coltman et al. 1999; Slate et al. 2000). Aangezien verwacht wordt dat individuen die lijden onder inteelt relatief homozygoot zijn over het gehele genoom, lijkt deze verklaring intuïtief aantrekkelijk. Het probleem is dat de inteeltcoëfficiënt F en MLH theoretisch gezien niet dezelfde grootheid meten.

Als van 2 allelen op een locus gezegd wordt dat ze

voortkomen uit inteelt, dan noemt men het genotype autozygoot 15 , anders is het genotype allozygoot16. Een individu kan dus homozygoot zijn op een bepaalde locus zonder dat de allelen van identieke afkomst zijn (Slate et al. 2004). Dit betekent dat individuen afkomstig van paringen tussen niet verwante individuen ook homozygoot zullen zijn op een afwisselend aantal loci (Jensen et al. 2007). Een tweede probleem is dat er verwacht wordt dat de F1 nakomelingen van een paring tussen eerstegraads neven slechts homozygoot (als gevolg van gemeenschappelijke afstamming) zal zijn in 6% van zijn loci. Men gaat er dus met andere woorden vanuit dat het percentage homozygote loci met gemeenschappelijke afstamming die resulteren uit inteelt zeer laag zal zijn (Balloux et al. 2004; Jensen et al. 2007).

15

Autozygoot genotype: draagt twee kopieën van een gen die niet alleen hetzelfde allel hebben, maar waarvan de allelen ook nog van identieke afkomst zijn. 16 Allozygoot genotype: draagt twee kopieën van een gen die hetzelfde allel hebben, maar niet van identieke afkomst zijn.


Pagina | 24

Inleiding Bovendien zijn er tenminste 3 hypothesen die HFCs verklaren, waarvan slechts 1 inteelt vereist (Balloux et al. 2004; Grueber et al. 2008; Slate et al. 2004). Allereerst kunnen, volgens de directe effect hypothese, MLH-fitness correlaties ontstaan als resultaat van directe selectie op de gescoorde loci, zoals bijvoorbeeld op loci die coderen voor allozymes, histocompatibiliteitscomplexen etc. De merkers die bestudeerd worden zijn hier dus zelf functioneel verantwoordelijk voor het geobserveerde heterozygoot voordeel. Wat betreft allozymes komt een direct effect voor als heterozygoten enzymen bezitten met verschillende katalytische eigenschappen en dus over een meer efficiënt biochemisch systeem beschikken dan homozygoten. Functionele overdominantie verklaart echter niet de HFCS die gevonden worden in microsatelliet DNA-studies, aangezien deze niet-coderende merkers beschouwd worden als selectief neutraal. Ten tweede stelt de lokale effect hypothese dat schijnbaar heterozygoot voordeel op de bestudeerde merkers voorkomt als gevolg van ‘linkage disequilibrium’ tussen de merkerloci en de fitness loci. Hier staan de merkers dus in fysische verbinding met ofwel dominante of overdominante loci die fitness beïnvloeden.

Hierdoor zullen individuen die heterozygoot zijn op de merkerlocus vaak ook

heterozygoot zijn op de kenmerk locus, vandaar de term lokaal effect. De algemeen effect hypothese is het derde alternatief, en gaat er vanuit dat, in populaties met gedeeltelijke inteelt, heterozygositeit in de merkers variatie in de inteeltcoëfficiënt weergeeft. Heterozygositeit associeert volgende deze stelling met fitness als resultaat van de effecten van homozygositeit in genoomwijd verdeelde loci (Balloux et al. 2004; Grueber et al. 2008; Hansson & Westerberg 2002; Slate et al. 2004). Volgens de lokale effect hypothese en de algemeen effect hypothese, resulteren heterozygositeitfitness correlaties uit associatieve overdominantie, i.e. schijnbaar heterozygoot voordeel als resultaat van genetische associaties tussen de neutrale merkerloci en de loci onder selectie (zie ook sectie Inteelt depressie). De laatste twee hypotheses vereisen, in tegenstelling tot de directe effect hypothese, specifieke populatiestructuren en voorspellen geen HFCs in populaties die groot en panmictisch17 geweest zijn gedurende een lange periode (Hansson & Westerberg 2002). Ondanks dat beide hypotheses het mechanisme van associatieve overdominantie gemeenschappelijk hebben, zijn ze mogelijk belangrijk in verschillende ecologische situaties en om verschillende genetische redenen. De lokale effect hypothese vereist ‘linkage disequilibria’, waarvan verwacht wordt dat ze zullen voorkomen in populaties die recent een bottleneck18 ondergingen en weer geëxpandeerd zijn.

17

Panmictische populatie: lokale populatie waarin paren volledig random is. Bottleneck: een ernstige reductie in populatiegrootte die vaak leidt tot stichterseffect (ontstaan van een nieuwe populatie uit een beperkt aantal individuen, die slechts een heel kleine fractie van de oorspronkelijke 18


Pagina | 25

Inleiding De algemene effect hypothese daarentegen vereist identiteit disequilibria, die voornamelijk ontstaan door gedeeltelijke inteelt. Om al deze redenen zijn een grote staalgrootte en een grote populatie nodig met een relatief hoge inteeltcoëfficiënt om zo significante statistische power te verkrijgen en een relatie aan te tonen tussen heterozygositeit en inteelt (Balloux et al. 2004; Hansson & Westerberg 2002; Jensen et al. 2007; Keller & Waller 2002). 2.3.3

R ELATIE TUSSEN GENETISCHE HETEROZYGOSITEIT EN FA

De resultaten van studies van de relatie tussen FA en verlies van genetische variatie of inteelt zijn tot hiertoe inconsistent, en er is dan ook veel scepticisme ontstaan over het gebruik van FA als indicator van stress en fitness (Bjorksten 2000; Gilligan et al. 2000; Leary & Allendorf 1984; Zachos et al. 2007). Onenigheid in de geobserveerde associatie tussen FA en inteelt kan verschillende, elkaar niet uitsluitende oorzaken hebben, zoals een zwakke associatie tussen individuele FA van een kenmerk en de onderliggende ontwikkelingsinstabiliteit. Een andere verklaring zou kunnen zijn dat de grootte van het effect van inteelt klein is in vergelijking met het effect van andere genetische processen, of dat de impact van inteelt uiteenloopt tussen verschillende ontogenetische stadia. Inconsistente resultaten zouden ook het gevolg kunnen zijn van een drempelrelatie tussen FA en genetische diversiteit, waarbij de grootte van associatie tussen FA en inteelt zelf zou kunnen afhangen van de hoeveelheid stress die ervaren wordt. Als FA niet toeneemt tot de inteeltcoëfficiënt F een bepaalde waarde overschrijdt, of wanneer FA niet meer stijgt nadat F een bepaald niveau bereikt heeft, zou dit kunnen leiden tot sterke onderschatting van stress (Gilligan et al. 2000; Lens et al. 2000). Het is eveneens mogelijk dat sommige studies die geen negatieve relatie vonden tussen FA en heterozygositeit, eigenlijk het effect van uitteeltdepressie waarnamen. Kruisingen tussen twee populaties kunnen immers resulteren in de scheiding van co-geadapteerde gencomplexen, wat zich uit in de soms waargenomen positieve relatie tussen FA en heterozygositeit (Møller & Swaddle 1997). Tenslotte rapporteren vele experimenten ook problemen wat betreft non-representativiteit, lage statistische power, verwarrende omgevingsstress of een combinatie van al deze factoren. Het blijft echter van groot belang negatieve resultaten van een relatie tussen heterozygositeit en FA te rapporteren, aangezien anders rapporteringvooringenomenheid in de literatuur kan ontstaan, wat op zijn beurt kan leiden tot een foute aanvaarding van FA als biomonitor (Armbruster & Reed 2005).

genenpool vertegenwoordigen waartoe ze oorspronkelijk behoorden). Flessenhals gebeurtenissen worden vaak gevolgd door snelle populatie-expansies.


Pagina | 26

Inleiding

2.4

D E H UISMUS

De Huismus (Passer domesticus) is een lid van de Oude Wereld mussenfamilie Passeridae, en wordt traditioneel geassocieerd met het voorkomen van de mens. Het is dan ook een van de weinige soorten die gewoonlijk aanwezig blijft naarmate de urbanisatie toeneemt. Recent echter is er een abrupte en alarmerende afname waargenomen in Huismus aantallen in urbane populaties doorheen noordwest Europa, waarvan de oorzaak ongekend blijft tot op heden (Shaw & Chamberlain 2000). In rurale populaties werd ook een daling waargenomen hetzij veel minder sterk. Suburbane populaties daarentegen lijken helemaal geen afname te vertonen (De Laet 2007). Omwille van zijn sedentaire aard zou de Huismus bijzonder gevoelig kunnen zijn voor een stijging in isolatie. Als populaties van deze soort relatief klein worden, neemt de waarschijnlijkheid van paringen tussen nauw verwanten toe, wat resulteert een hoge graad van inteelt in zulke populaties.


Pagina | 27

Doel

3.

D OEL

Deze studie heeft twee grote doelen. Allereerst zal onderzocht worden of de mate van genetische heterozygositeit en inteelt verschilt tussen rurale, suburbane en urbane populaties van de huismus in Gent, door gebruik te maken van genetische merkers (microsatelliet DNA). Er zal nagegaan worden in welke populaties de graad van inteelt het hoogst is; verwacht wordt dat dit in de urbane populaties zal zijn, aangezien die het meest belast worden door recente habitatfragmentatie en afname in populatieaantallen. Volgens dezelfde redenering wordt vermoed dat voor suburbane populaties de homozygositeit zeer laag zal zijn, aangezien deze populaties er vaak omvangrijker zijn. Rurale populaties zouden dan een intermediair niveau van inteelt moeten vertonen. Nadien zullen deze uitkomsten, in verband met heterozygositeit, aangewend worden om te analyseren of de graad van inteelt de morfologie en algehele fitness van de huismussen aantast, door individuele niveaus van FA te onderzoeken in tarsus- en vleugellengte en in de lengte van de staartveren. Gebaseerd op deze data zullen we de voorspelling testen dat FA een positieve relatie vertoont met de mate van inteelt waaraan individuen uit de verschillende populaties onderhevig zijn. Vermoedelijk zal zo een relatie gevonden worden in urbane populaties, omwille van hogere inteeltcoëfficiënten en dus grotere genetische stress, gevolgd door een hoge mate van fluctuerende asymmetrie. Aangezien de stress die suburbane populaties ondervinden verondersteld wordt laag te zijn, zou het mogelijk kunnen zijn dat een relatie tussen FA en heterozygositeit niet waargenomen wordt. Dit, doordat de inteeltcoëfficiënt eenvoudigweg niet hoog of variabel genoeg is binnen populaties om een betrouwbare regressiehelling vast te stellen, of omwille van een drempelrelatie tussen de twee, waarbij de populatie onderhevig is aan onvoldoende hoge stressniveaus (zij het genetisch of vanuit de omgeving). Rurale populaties zullen waarschijnlijk een relatie vertonen tussen FA en inteelt, die tussen de urbane en suburbane populaties ligt. Tot slot zal ook de lokale effect hypothese getest worden, waarbij onderzocht zal worden of de merkers die in fysische verbinding zouden staan met dominante loci, die rechtstreeks de fitness beïnvloeden. Er zal getest worden of één of enkele merkers een groter effect hebben op de fluctuerende asymmetrie dan de resterende loci. Als dit het geval blijkt te zijn, kan het effect van alleenstaande genen op FA en dus ontwikkelingsstabiliteit niet uitgesloten worden.


Pagina | 28

Materiaal en methoden

4.

M ATERIAAL EN METHODEN

4.1

DE

4.1.1

T AXONOMISCHE INDELING

SOORT

Rijk

Animalia (Dieren)

Stam

Chordata (Gewervelden)

Klasse

Aves (Vogels)

Orde

Passeriformes (Zangvogels)

Familie

Passeridae (Mussen & Sneeuwvinken)

Geslacht

Passer (Mussen)

Soort

Passer domesticus (Huismus)

4.1.2

B ESCHRIJVING

De Huismus (Passer domesticus) is een kleine robuuste zangvogel die samen met ongeveer 45 andere mussensoorten (zoals de Ringmus) behoort tot de familie Passeridae (mussen en sneeuwvinken) (Vogelbescherming Vlaanderen 2010). De geslachten zijn dimorf (Fig. 4.1), waarbij het mannetje een duidelijk patroon vertoont: een zwart gestreepte bruine mantel, een inktzwarte bef, een overwegend zwarte snavel in de zomer, zwarte teugel en een leverbruine band van oog tot op achterhoofd. Zijn kruin is grijs met kastanjebruine zijden, zijn halszijden zijn witachtig, wangen meestal vaal grijs en op de vleugels bevindt zich een brede witte streep. Vrouwtjes zijn eerder kenmerkloos, met een grijsbruine kroon, een vaalgele bovenzijde met fijn getekende zwart gestreepte mantel.

Vaak

hebben de vrouwtjes een duidelijke lichte vuilbeige wenkbrauwstreep, en de vleugelstreep is minder opvallend dan bij het mannetje (Vincent 2005; Vogelbescherming Vlaanderen 2010).

Fig. 4.1 De huimus (Passer domesticus), vrouwtje links achteraan, mannetje rechts vooraan (Vogelbescherming Vlaanderen 2010)


Pagina | 29

Materiaal en methoden 4.1.3

V OORKOMEN

De Huismus is sterk geassocieerd met het voorkomen van de mens en heeft zijn kolonisatie gevolgd over het merendeel van de aarde. Door introductie op eilanden en continenten die anders nooit zouden bereikt geweest zijn, is het een van de meest wijdverbreide landvogels ter wereld geworden. De enige plaatsen waar deze soort niet voorkomt, is in gebieden zoals China, Indochina, Japan en plaatsen in Siberië, in het oosten van Australië, tropisch Afrika, en noordelijke regio’s van ZuidAmerika (Fig. 4.2) (Vincent 2005; Vogelbescherming Vlaanderen 2010; Wikipedia 2010).

Fig. 4.2: Verspreiding van de Huismus (Passer domesticus): natieve regio’s aangeduid in donkergroen, gebieden waar de huismus werd geïntroduceerd gemarkeerd in lichtgroen (Wikipedia 2010).

Momenteel worden twee subgroepen erkend: de domesticus subgroep, die vijf subsoorten bevat met gebieden in Siberië, Europa, het noorden van Afrika, en het Middenoosten, en de indicus subgroep die zes subsoorten bevat die zich allen in Azië bevinden (Vincent 2005).

In deze

masterproef wordt enkel de ecologie van Passer domesticus domesticus beschouwd, de subgroep die gevonden wordt in België en Europa, en tevens ook de soort die aan de basis ligt van de meeste (on)opzettelijke introducties ter wereld. 4.1.4

P OPULATIETRENDS EN PROBLEMATIEK

De Huismus is traditioneel geassocieerd met menselijke bebouwing en is een van de weinige soorten die over het algemeen standhoudt naarmate de urbanisatie verder toeneemt (Shaw & Chamberlain 2000). Met de dominantie van de mens over de wereld, zou men kunnen verwachten dat de toekomst voor deze vogel er rooskleurig uitziet, maar het wordt nu duidelijk dat dit niet zo is, hoofdzakelijk niet in de hoogontwikkelde regio van West-Europa (De Laet & Summers-Smith 2007). De laatste jaren is er in deze regio een abrupte en alarmerende daling waargenomen in de aantallen Huismussen in urbane populaties, een daling waarvan de oorzaak voorlopig ongekend blijft (De Laet


Pagina | 30

Materiaal en methoden & Summers-Smith 2007; Shaw & Chamberlain 2000), hoewel verschillende hypotheses werden voorgesteld (Summers-Smith 2003). Gedurende de 18e en 19e eeuw waren Huismussen zo algemeen, dat ze beschouwd werden als een pestsoort, verantwoordelijk voor het verlies van graan, voornamelijk in dorpen en steden (De Laet 2007; Shaw & Chamberlain 2000). De Huismus profiteerde niet alleen van de evolutie van de landbouw, maar ook van de groei van steden, waar transport voornamelijk met paarden gebeurde. Het gemorste graan uit paardenzakken en belangrijker, de insecten die te vinden waren op de paardenmest, waren twee nieuwe voedselbronnen voor de Huismus, wat samen met de geringe stadshygiëne maakte dat het stedelijk milieu ideaal was voor deze vogelsoort (De Laet 2007; Vincent 2005). Er wordt algemeen aanvaard dat een eerste achteruitgang van de stedelijke Huismus nauw samenhangt met de evolutie van het paardentransport naar een gemotoriseerd transport en met de ontwikkeling van betere hygiëne (opruimen van de mest) (De Laet 2007; De Laet & Summers-Smith 2007; Summers-Smith 2003; Vincent 2005).

De stedelijke Huismuspopulaties herstelden zich

opnieuw, mede door verdere stadsuitbreiding, maar sinds de jaren ’80 nemen de populaties in urbane gebieden echter systematisch en drastisch af. In het Verenigd Koninkrijk (VK) werd geschat dat de gehele populatie van Huismussen van 13 miljoen paren in de vroege jaren ’70 gedaald was tot slechts 6 miljoen paren tegen het einde van de jaren ’90 (Robinson et al. 2005), wat er voor gezorgd heeft dat de Huismus in het VK is terechtgekomen op de rode lijst voor soorten van speciale conservatiewaarde (Gregory et al. 2009).

Gelijkaardige dalingen in urbane gebieden werden

gerapporteerd over heel Noordwest Europa, ook in België (De Laet 2007; De Laet & Summers-Smith 2007; Heij 2006). Volgens de Atlas van de Vlaamse Broedvogels 2000-2002 werd in 1973-1977 de Huismussenpopulatie in Vlaanderen geschat op 715.000 broedparen, terwijl in 1985 minder dan 500.000 broedparen geschat werden; een achteruitgang met ongeveer 30% tijdens de afgelopen 40 jaar.

Hoewel de verspreiding van de Huismus niet sterk veranderde, ging vooral het aantal

Huismusgroepen achteruit en werd de gemiddelde grootte van deze groepen kleiner (Vogelbescherming Vlaanderen 2010). In rurale gebieden zijn de oorzaken van achteruitgang grotendeels gekend (gewijzigde landbouwpraktijken, monoculturen, pesticidengebruik) (De Laet 2007; Hole et al. 2002; MacLeod et al. 2006). Het tijdstip waarop de achteruitgang van de Huismus in landelijk gebied op gang kwam en snelheid waarmee de afname verderging, verschillen duidelijk van wat vastgesteld werd in stedelijke regio’s: de daling in landelijke biotopen is duidelijk minder sterk dan die in de urbane gebieden, waaruit kan besloten worden dat deze moeten beschouwd worden als 2 afzonderlijke subpopulaties (Fig. 4.3, a en b). De situatie is echter nog complexer wanneer we de densiteiten van een aantal kleinstedelijke gebieden en dorpen bekijken, waar de Huismus amper enige achteruitgang vertoont


Pagina | 31

Materiaal en methoden (Fig. 4.3, c). Het is dus van belang in studies naar de populatiedynamiek binnen deze soort een onderscheid te maken in drie subpopulaties: urbaan, suburbaan en ruraal (De Laet 2007).

(a)

(b)

(c)

Fig. 4.3: Vergelijking van de populatietrends van de Huismuspopulatie in drie verschillende habitats (De Laet 2007).

Zoals eerder vermeld is het mogelijk dat de Huismus bijzonder gevoelig is voor een stijging in isolatie door de sedentaire aard van deze vogelsoort (Shaw & Chamberlain 2000).

Vele individuen

rekruteren in hun geboortepopulaties en slecht enkelen disperseren verder dan 20 km weg van hun ouderpopulatie (Altwegg et al. 2000; Shaw & Chamberlain 2000). Als deze populaties relatief klein worden, stijgt de kans om te paren met ouders, broers of zussen of andere nauwe verwanten, wat zou resulteren in populaties die sterk neigen naar een hoge graad van inteelt (Jensen et al. 2007). Omwille van deze redenen is de huismus een interessante voorbeeldsoort voor dit onderzoek.

4.2

S TUDIE

SITE

&

SPECIMENMATERIAAL

De individuen die gebruikt werden in deze studie werden gevangen door middel van mistnetten in 26 populaties verspreid over 3 urbanisatiegraden (ruraal, suburbaan, urbaan) in en rond Gent, over een periode van 6 jaar (2003-2009) (Fig. 4.4, Tabel 4.1). De urbanisatiegraad werd berekend door middel van het softwarepakket ArcGis (ESRI 2010). In dit programma werden eerst rasters van 300x300m over Gent en omstreken gelegd, waarna voor elk raster de oppervlakte van de gebouwen aanwezig binnen dat raster werd berekend.

De

urbanisatiegraad is dan het quotiënt van de oppervlakte die de gebouwen beslaan en de oppervlakte van het totale raster (90000 m²). Zones met een quotiënt > 0.3 werden aangeduid als zijnde urbaan, gebieden met waarde < 0.11 als ruraal en alle tussenliggende getallen werden geclassificeerd als suburbane regio’s. Ter plaatse werd van elke gevangen Huismus het geslacht en de leeftijd bepaald (juveniel, adult of onbepaald) en voor vrijlating werden ze gemerkt met een aluminium ring met uniek ringnummer. Tarsus- en vleugellengte werden on site gemeten door 3 waarnemers (CV, HM, TC) met respectievelijk schuifpasser (tot op 0.01 mm nauwkeurig) en meetlat (tot op 0.05 cm nauwkeurig). Alle metingen op eenzelfde individu werden uitgevoerd door dezelfde persoon, telkens links en rechts, waarbij de meting van tarsuslengte drie keer en van vleugellengte twee maal gebeurde. Verder werden ook enkele buikveren verwijderd voor DNA-extractie (zie §4.3) en werden


Pagina | 32

Materiaal en methoden de vijfde staartpen links en rechts uitgetrokken voor latere metingen. De lengte van de staartveren werd bepaald door deze vast te pinnen op gestandaardiseerde bladen met afgebakende zones, waarin het linker en rechter eindpunt van de staartveer moest geprikt worden voor zowel de linker als de rechter staartveer. Alle metingen werden uitgevoerd door dezelfde waarnemer (HB) en 2x herhaald, op telkens een nieuw blad. Vervolgens werden deze bladeren gescand en werd de afstand tussen de geprikte eindpunten van de staartveren bepaald in het freeware programma ImageJ (National Institutes of Health (NIH) 2010), waarna de bekomen waarden werden omgezet naar cm (tot op 0.00001 cm nauwkeurig). Urbanisatiegraad Ruraal

Suburbaan

Urbaan

Populaties De Baets, Eiland, Gaudissabois, Haagstraat, Meienbroek II, Merendreesesteenweg, Moerstraat, Olmweg, Petendonkstraat, Poeckstraat, Ronselestraat, Schoordam, Vermeiren Frans de Mildedreef, Hoogmeers, Houtemlaan, Maaltebruggestraat, Moerlandstraat, Schipperke, Staakskensstraat, Station Wondelgem, Watersportbaan Emile Braunplein, Patershol, Spanjaardstraat, Visserij

Tabel 4.1: Indeling van de 26 populaties per urbanisatiegraad (ruraal, suburbaan en urbaan).

Ronselestraat

Haagstraat Moerstraat Gaudissabois

De Baets

Vermeiren Schoordam Petendonckstraat Eiland

Meienbroek II Poeckstraat Merendreesesteenweg

Olmweg

Station Wondelgem

Moerlandstraat

Staakskensstraat

Patershol Houtemlaan Spanjaardstraat Hoogmeers Watersportbaan

Maaltebruggestraat

Emile Braunplein Schipperke Visserij

Frans de Mildedreef

Fig. 4.4: Locatie van de urbane (zwart), suburbane (blauw) en rurale (groen) staalnameplaatsen in en rond Gent (zie ook Tabel 4.1).


Pagina | 33

Materiaal en methoden

4.3

G ENETISCHE

ANALYSE

Genomisch DNA werd geëxtraheerd uit een totaal van 10 lichaamsveren waarbij gebruik gemaakt werd van een Chelex resin-gebaseerde methode (InstaGene Matrix, Bio-Rad) (Walsh et al. 1991). Polymerase kettingreacties werden georganiseerd in vier multiplex verzamelingen (zie Tabel 4.2). PCR reacties werden uitgevoerd in 9 µL volumes en bevatten ongeveer 3 µL genomisch DNA, 3 µL QIAGEN Multiplex PCR Mastermix (QIAGEN) en 3 µL primermix. De uiteindelijke concentraties van achter- en voorwaartse primers waren 0.1 µM (Pdo1), 0.12 µM (TGO1-148), 0.16 µM (Pdo10, Pdo19, Pdo22, Pdo32, TG04-012) and 0.2 µM (Pdo3, Pdo5, Pdo9, Pdo16, Pdo47, TG01-040, TG07-022, TG13017, TG22-001). Het toegepaste PCR-profiel bevatte een initiële denaturatiestap van 15 min. op 95°C, gevolgd door 35 cycli van 30 s op 94°C, 90 s op 57°C en 60 s op 72°C. Tenslotte werd een additionele elongatiestap van 30 min op 60°C en onbepaalde bewaring op 4°C ingesteld. Voor het genotyperen van de stalen werden deze gekwantificeerd, gebruik makend van een ND1000 spectrometer (Nanodrop Technologies) en aangepast tot een finale concentratie van 10 ng/µL. Om contaminatie met reagentia uit te sluiten werd gebruik gemaakt van negatieve controles gedurende de extractie en PCR. PCR producten werden gevisualiseerd op een ABI3130 (Applied Biosystems), waarbij een interne LIZ-600 grootte standaard werd toegepast om allelgrootte te bepalen en fragmenten werden gescoord gebruik makend van het softwarepakket GENEMAPPER 4.0. Alle genetische analyses werden uitgevoerd door onderzoekers van de onderzoeksgroep Terrestrische ecologie van de UGent. Enkel Huismussen waarvoor ten minste 10 merkers succesvol werden geamplificeerd werden geselecteerd voor verdere analyses. Multiplex verzameling

Merkers

1

Pdo1 (Neumann & Wetton 1996), Pdo32, Pdo47 (Dawson et al. in voorbereiding), TG04-012 (Dawson et al. 2010) Pdo3 (Neumann & Wetton 1996), Pdo5 (Griffith et al. 1999), TG13-017 en TG07-022 (Dawson et al. 2010) Pdo10 (Griffith et al. 2006), Pdo16, Pdo19, Pdo22 (Dawson et al. in voorbereiding) Pdo9 (Griffith et al. 2006), TG01-148 en TG22-001 (Dawson et al. 2010)

2 3 4

Tabel 4.2: Organisatie van de merkers onder studie in de 4 multiplexen.

4.4

B EPALING

VAN HETEROZY GOSITEIT

Uit de resultaten van de genetische analyses werd, voor elke individuele vogel aanwezig in de verschillende studiepopulaties, de graad van heterozygositeit berekend. Opdat schattingen van heterozygositeit minder bevooroordeeld zouden zijn, werden zoals eerder vermeld enkel individuen gebruikt waarvan 10 of meer loci gescoord werden, wat resulteerde in een dataset van 531 verschillende individuen. Heterozygositeit-heterozygositeit correlatie (HHC) werd nagegaan met de functie hh uit package ‘Rhh’ in R (R Development Core Team 2010) om te achterhalen of


Pagina | 34

Materiaal en methoden heterozygositeit van de merkers voldoende informatie bevat over de genoomwijde heterozygositeit (Alho et al. 2010; Balloux et al. 2004). HHC wordt berekend door de merkers random te verdelen in twee groepen en vervolgens een schatting van individuele multilocus heterozygositeit te berekenen voor beide sets van loci.

De gemiddelde correlatie tussen deze twee sets geeft dan de

correlatiecoëfficiënt. Hierna werden drie schattingen van individuele multilocus heterozygositeit berekend: heterozygositeit per locus

19

(HL) (Aparicio et al. 2006), gestandaardiseerde

heterozygositeit20 (SH) (Coltman et al. 1999) en intern verwantschap21 (IR) (Amos et al. 2001) met de functie mlh uit hetzelfde package ‘Rhh’. Andere maten voor verwantschap die werden berekend zijn de Ritlandschatter22 (Ritland 1996) en de gestandaardiseerde allelische afstand23 tussen 2 loci (d² of d²std) met behulp van IRmacroN4 (Amos 2001).

4.5

S TATISTISCHE

4.5.1

FA- ANALYSE

ANALYSE

Allereerst werd nagegaan of er significante FA aanwezig was. Hiertoe werd er een mixed regressie analyse uitgevoerd met ‘restricted maximum likelihood’ (REML) parameterschatting en werd binnen het model een random individual x side statement opgenomen (herhaalde metingen van eenzelfde kenmerk binnen eenzelfde individu). Op die manier kon echte asymmetrie (variatie in signed FA, VFA) onderscheiden worden van meetfout (VME) (Van Dongen et al. 1999b). Analyses werden uitgevoerd in SAS (SAS Institute Inc. 2008) met de procedure MIXED. Aan alle rechtse metingen werd de waarde 0,5 toegekend, aan alle linkse -0,5. De variatiecomponent van het random intercept schat dan de variatie in individuele waarden van het kenmerk, terwijl het fixed intercept de gemiddelde waarde van het kenmerk berekent. De kenmerken werden getest op de aanwezigheid van DA (directionele asymmetrie) met behulp van een F-test, die weergeeft of de helling van de regressie over alle metingen van 1 individu significant verschilt van 0, met andere woorden of 1 zijde van het kenmerk telkens groter is dan de andere zijde. Significantie van FA werd nagegaan met een likelihood ratio

19

Heterozygositeit per locus (HL) =

met

en

= de verwachte heterozygositeiten van de loci die

een individu draagt in resp. homozygositeit ( ) en heterozygositeit ( ) 20 Gestandaardiseerde heterozygositeit (SH): proportie van heterozygote getypeerde loci/gemiddelde heterozygositeit. 21

Intern verwantschap (IR) =

met =aantal homozygote loci,

=aantal getypeerde loci en

=frequentie van het i-de allel binnen het genotype. Negatieve waarden geven hogere heterozygositeit aan, terwijl positieve waarden hogere homozygositeit aangeven. 22

Ritlandschatter =

met

populatie allelfrequentie voor allel i op locus l,

= 0 of 1 voor resp. heterozygoot of homozygoot,

=

= aantal allelen op locus l.

23

Gestandaardiseerde allelische afstand (d²std): d² = met en = de lengte van de repeat units van allel a en b op locus i, en = het aantal getypeerde loci, d²std = gestandaardiseerde d².


Pagina | 35

Materiaal en methoden test, waarbij de REML likelihood (-2 res log likelihood) van twee geneste modellen respectievelijk met en zonder random side-effect werden vergeleken. Side geeft dan als random effect het verschil tussen links en rechts weer; de bekomen testwaarde is een maat voor de signaal/ruis verhouding. Als de p-waarden van deze testwaarde significant zijn (volgens een χ²-verdeling met 1 vrijheidsgraad), dan is de variantie tussen de side-waarden (FA) significant groter dan variantie binnen de side-waarden (ME). Deze analyse werd uitgevoerd binnen de verschillende populaties en tussen de verschillende waarnemers. Er werd nagegaan of variatie in asymmetrie verschilt tussen de verschillende populaties met gegeneraliseerde lineaire modellen (GLMs), met populatie als onafhankelijke variabele en FA van elk gemeten kenmerk als afhankelijke variabele. Variatie in FA over de verschillende graden van urbanisatie werd berekend door het fitten van een algemeen gemengd model met urbanisatieklasse als fixed factor en populatie als random factor. Met behulp van de procedure REG werd een regressie berekend tussen de bekomen FA waarde van elk kenmerk ten opzichte van zijn respectievelijke grootte, dit om na te gaan of asymmetrie groter is of makkelijker waarneembaar naarmate de grootte van het kenmerk toeneemt. Tot slot werden de Spearman’s rank en Pearson correlatiecoëfficiënten berekend voor de bekomen signed en unsigned (absolute waarde) FA-waarden in de drie kenmerken, om te onderzoeken of de mate van asymmetrie gelijk is over heel het organisme of verschilt tussen de verschillende kenmerken. Als de FA van de drie kenmerken significant gecorreleerd blijken, kan een individuele asymmetrie parameter (IAP) berekend worden (Van Dongen 2006). 4.5.2

H ETEROZYGOSITEIT

De Spearman’s rank en Pearson correlatiecoëfficiënten werden berekend voor SH, HL en IR en voor SH, d², d²std en de Ritlandschatter in SAS (SAS Institute Inc. 2008) met behulp van de procedure CORR, dit om na te gaan of al deze maten voor heterozygositeit moesten worden behouden in verdere analyses. Schattingen van heterozygositeit gebeurden op individueel en op populatieniveau; correlatiecoëfficiënten werden bepaald voor beide niveaus. Ook hier werd nagegaan of variatie in heterozygositeit verschilt tussen de verschillende populaties met GLMs; de associatie tussen FA en de mate van urbanisatie werd berekend door middel van een algemeen gemengd model met urbanisatieklasse als fixed factor en populatie als random factor.


Pagina | 36

Materiaal en methoden 4.5.3

R ELATIE TUSSEN FA EN GENETISCHE DIVERSITEIT

Er werd getest of de asymmetrie in tarsus, vleugel of staart gerelateerd is aan de heterozygositeit. Hiertoe werd voor elk van de kenmerken de correlatie berekend met de procedure CORR tussen FA en de geselecteerde maten van heterozygositeit. Significantie van de relatie werd nagegaan met GLMs met FA van de drie kenmerken op individueel en populatieniveau als afhankelijke variabele en heterozygositeit als onafhankelijke variabele. Analyses werden uitgevoerd op individueel (zowel over alle populaties heen als binnen elke populatie) en populatieniveau.

Om de relatie voor alle

individuen binnen elke populatie na te gaan werd ook de interactie tussen heterozygositeit en populatie opgenomen in het model en werd de gemiddelde associatie binnen elke populatie getest via contraststatement. Vervolgens werd nagegaan of de relatie tussen FA en heterozygositeit verandert over de verschillende urbanisatiegraden heen of verschilt tussen mannetjes en vrouwtjes. Er werd hier dus onderzocht of de helling van de regressie verandert tussen de graad van urbanisatie of tussen het geslacht. Hiertoe werd een gemengd algemeen model gefit met als fixed effect urbanisatiegraad of geslacht, of een maat voor heterozygositeit en de interactie tussen deze parameters, en als random factor populatie en de interactie tussen populatie en de gekozen maat van heterozygositeit. 4.5.4

S INGLE LOCUS ANALYSE

Om na te gaan of de relatie tussen heterozygositeit en FA verklaard wordt door alle loci, of door slechts enkele loci, werden eerder vermelde GLMs (zie sectie Heterozygositeit) herhaald voor elke locus apart. Hierna werden de loci, die de meeste variatie in FA voor de drie kenmerken verklaarden, afzonderlijk in een model gefit om te onderzoeken hoeveel percent van de variatie effectief door de gekozen loci uitgelegd wordt. Tenslotte werd getest of hoog variabele loci meer variatie verklaren dan minder variabele loci (Hansson 2010), door de Spearman’s rank en Pearson correlation coëfficiënt te berekenen tussen heterozygositeit en eerder berekende R² waarden van d² en SH op individueel een populatieniveau, met behulp van de procedure CORR.


Pagina | 37

Resultaten

5.

R ESULTATEN

5.1

FA- ANALYSE

De gemiddelde unsigned FA-waarden van de drie gemeten kenmerken tarsus, vleugel en staart worden per populatie (gerangschikt volgens urbanisatiegraad) weergegeven in Fig. 5.1.

Gemiddelde FA-waarde

1,1

Ruraal

Suburbaan

Urbaan

0,9 0,7 0,5 0,3 Tarsus

0,1 Emile Braunplein Patershol Spanjaardstraat Visserij

Frans de Mildedreef Hoogmeers Houtemlaan Maaltebruggestraat Moerlandstraat Schipperke Staakskensstraat Station Wondelgem Watersportbaan

De Baets Eiland Gaudissabois Haagstraat Meienbroek II Merendreesesteenweg Moerstraat Olmweg Petendonkstraat Poeckstraat Ronselestraat Schoordam Vermeiren

Vleugel -0,1

Staart

Populatie

Fig. 5.1: Grafiek van de gemiddelde unsigned FA-waarde met standaardfout per populatie voor de drie metrische kenmerken. Urbanisatiegraad: De Baets – Vermeiren = ruraal, Frans de Mildedreef – Watersportbaan = suburbaan, Emile Braunplein – Visserij = urbaan.

Resultaten van FA-analyses uitgevoerd per populatie worden weergegeven in Tabel 5.1 voor het kenmerk tarsus, voor vleugellengte in Tabel 5.2 en voor staartlengte in Tabel 5.3. Normaalverdeling van gegevens en kurtosis werden nagegaan via grafische methoden, en was voldaan voor alle kenmerken. Directionele symmetrie is aanwezig in alle populaties voor tarsuslengte, behalve in de populaties Haagstraat en Visserij (pF < 0.05, zie Tabel 5.1); aan de hand van de LR testwaarde kan afgeleid worden dat VME < VFA in alle populaties voor dit kenmerk (p < 0.05, Tabel 5.1). Zowel in vleugellengte als staartlengte is directionele asymmetrie afwezig in meer dan de helft van de populaties (pF > 0.05, Tabel 5.2, Tabel 5.3). Voor vleugellengte is VME < VFA in alle populaties; voor staartlengte is dit niet het geval in populaties Houtemlaan, Merendresesteenweg en Patershol (p van LR testwaarde < 0.05, Tabel 5.2,Tabel 5.3). Aangezien een niet te verwaarlozen effect aanwezig is van meter op de gemeten FA-waarden voor tarsus (df = 1, F = 7.83, p = 0.0053) en vleugel (df = 1, F = 80.80, p < 0.0001) werden de analyses ook uitgevoerd per waarnemer (Tabel 5.4). Staartveren


Pagina | 38

Resultaten werden allemaal opgemeten door eenzelfde persoon (HB) (Tabel 5.4). Voor alle kenmerken geldt dat VME < VFA; directionele asymmetrie is aanwezig behalve voor vleugel CV niet (Carl Vangestel) (Tabel 5.4). Variatie in FA-waarden voor tarsus, vleugel (gecorrigeerd voor IN) en staart verschillen niet tussen populaties (df = 25, p > 0.05), noch tussen de verschillende urbanisatiegraden (df = 2, p > 0.05). Een relatie tussen de bekomen asymmetriewaarden en de grootte van het opgemeten kenmerk werd niet waargenomen voor tarsus, noch voor het kenmerk vleugel (tarsus: df = 1, F = 2.53, p = 0.1126; vleugel: df = 1, F = 3.51, p = 0.0616). Echter, voor de staartlengte werd wel een significant negatief verband gevonden (df = 1, F = 5.51, p = 0.0195), hoewel dit zou kunnen te wijten zijn aan de invloed van enkele uitbijters (Fig. 5.2). ‘Unsigned’ FA in de drie kenmerken is slechts zeer zwak gecorreleerd (< 0.1) en bovendien niet significant (p > 0.05, behalve Spearman’s rank coëfficiënt berekend tussen vleugel en tarsus,Tabel 5.5).

Bovendien zijn sommige van de berekende Spearman’s

correlatiewaarden negatief, terwijl een positieve relatie verwacht wordt. Ook voor de ‘signed’ FAwaarden werd geen significante correlatie gevonden. Blijkbaar is asymmetrie hier geen eigenschap van het individu, maar eerder van het bestudeerde kenmerk. Bijgevolg kan ook geen individuele asymmetrie parameter bepaald worden (zie ook Statistische analyse).

FA staart

10 5 0 50 -5

55

60

65

70

Gemiddelde lengte staart

Fig. 5.2: Relatie tussen de gemiddelde lengte van staartveren en de bekomen FA waarden.

5.2

H ETEROZYGOSITEIT

Heterozygositeit – heterozygositeit correlatie (HHC) bedraagt 0.16 met betrouwbaarheidsinterval (95%) van 0.10 tot 0.22.

Correlatie tussen de met package ‘Rhh’ berekende maten voor

heterozygositeit SH, HL en IR is zeer hoog (ca. 1) en significant (p < 0,05, Tabel 5.6, Fig. 5.3 a, b en e); in verdere analyses werd dan ook telkens maar 1 van deze maten, namelijk SH, gebruikt. De correlatie tussen gestandaardiseerde heterozygositeit en de Ritlandschatter bedraagt slechts ca. 0.7 (Tabel 5.7, Fig. 5.3 d); SH en d²std zijn nog zwakker gecorreleerd (Tabel 5.7, Fig. 5.3 c); onderling zijn de Ritlandschatter en de gestandaardiseerde allelische afstand het zwakst gecorreleerd (Tabel 5.7, Fig. 5.3 e).


Pagina | 39

Resultaten (a)

(b) 1,5

1

1 HL

1,5

IR

0,5

0,5

0 -0,5

0 0

0,5

1 SH

1,5

2

(c)

-0,5

0

0,5

1 SH

1,5

2

0

0,5

1

1,5

2

(d) 0,4

1

0,3 Ritland

d²std

0,2 0,1

0,5 0

0 -0,1 0

0,5

1 SH

1,5

2

SH

(f)

-0,5

1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

0,4 0,3 d²std

HL

(e)

-0,5

0,2 0,1 0

0

0,5

1

IR

1,5

-0,5

-0,1 0

0,5

1

Ritland

Fig. 5.3: Relatie tussen vijf maten van heterozygositeit (gestandaardiseerde heterozygositeit SH, internal relatedness IR, heterozygositeit per locus HL, gestandaardiseerde allelische afstand d²std en de Ritlandschatter) op individueel niveau toegepast op 531 Huismussen. (a) internal relatedness, (b) heterozygositeit per locus, (c) gestandaardiseerde allelische afstand en (d) Ritlandschatter, in functie van gestandaardiseerde heterozygositeit, (e) heterozygositeit per locus in functie van internal relatedness, (f) gestandaardiseerde heterozygositeit in functie van de Ritlandschatter. Correlatiewaarden kunnen teruggevonden worden in Tabel 6.4 en 6.5.

Gemiddelde waarden van heterozygositeit per populatie (gerangschikt volgens urbanisatiegraad) worden weergegeven in Fig. 5.4. De mate van heterozygositeit verschilt tussen de populaties voor zowel SH (df = 25, F = 2.35, p = 0.0003) als voor de Ritlandschatter (df = 25, F = 2.00, p = 0.0031), maar niet wat betreft de gestandaardiseerde allelische afstand (df = 25, F = 1.52, p = 0.0531). Voor alle maten van heterozygositeit werd geen verschil gevonden tussen de verschillende urbanisatiegraden (df = 2, p > 0.05).


Pagina | 40

Resultaten Ruraal

0,5000 0,4500 0,4000 0,3500 0,3000 0,2500 0,2000 0,1500 0,1000 0,0500 0,0000

Suburbaan

Urbaan

Emile Braunplein Patershol Spanjaardstraat Visserij

Frans de Mildedreef Hoogmeers Houtemlaan Maaltebruggestraat Moerlandstraat Schipperke Staakskensstraat Station Wondelgem Watersportbaan

De Baets Eiland Gaudissabois Haagstraat Meienbroek II Merendreesesteenweg Moerstraat Olmweg Petendonkstraat Poeckstraat Ronselestraat Schoordam Vermeiren

SH d²std

Fig. 5.4: Grafiek van de gemiddelde gestandaardiseerde heterozygositeit en allelische afstand per populatie. Urbanisatiegraad: De Baets – Vermeiren = ruraal, Frans de Mildedreef – Watersportbaan = suburbaan, Emile Braunplein – Visserij = urbaan.

5.3

R ELATIE

TUSSEN

FA

EN GENETISCHE DIVERSITEIT

Individuele waarden van FA in vleugel of staart zijn niet gerelateerd aan individuele waarden van heterozygositeit (Tabel 5.8, p > 0.05), terwijl asymmetrie in tarsus wel een negatieve relatie vertoont met gestandaardiseerde heterozygositeit (Tabel 5.8, df = 1, F = 6.59, p = 0.0106) en een positief verband met de Ritlandschatter (Tabel 5.8, df = 1, F = 4.7, p = 0.0307), maar niet met de gestandaardiseerde allelische afstand (Tabel 5.8, p > 0.05). De relatie tussen heterozygositeit en asymmetrie van de tarsus wordt weergegeven in Fig. 5.5; zoals ook kan afgeleid worden uit de Rwaarden, verklaart de mate van heterozygositeit echter weinig variatie in FA (R²SH = 0.049438, R²Ritland = 0.045996). (b) 8

8

6

6 FA tarsus

FA tarsus

(a)

4 2 0 -2 0

4 2 0

0,5

1 SH

1,5

2

-0,5

-2 0

0,5

1

Ritland Fig. 5.5: Relatie tussen (a) gestandaardiseerde heterozygositeit, (b) Ritlandschatter en individuele waarden van FA voor het kenmerk tarsus over alle populaties heen.


Pagina | 41

Resultaten Wanneer de individuele waarden van asymmetrie binnen elke populatie bekeken worden, blijkt er een significant effect te zijn van de populatie waaruit individuen afkomstig zijn voor het kenmerk tarsus (df = 25, F = 1.69, p = 0.0213, Tabel 5.8) en verschilt de relatie tussen FA en SH tussen de verschillende populaties (df = 25, F= 1.59, p = 0.0356, Tabel 5.8). Binnen populaties is er een significant verband tussen de asymmetrie in de vleugel en de gestandaardiseerde allelische afstand (contraststatement: df = 1, F = 8.24, p = 0.0043). Echter, geen van de correlatiewaarden tussen FA (alle kenmerken) en heterozygositeit binnen populaties blijkt significant (contraststatement: p > 0.05, Tabel 5.8). Op populatieniveau vertoont de FA van tarsus opnieuw een significante relatie met SH (df = 1, F= 12.31, p = 0.0018, Tabel 5.8) en de Ritlandschatter (df = 1, F = 7.88, p = 0.0098, Tabel 5.8); bovendien wordt een grote proportie van de aanwezige FA ook effectief verklaard door de aanwezige heterozygositeit (R²SH = 0.338946, R²Ritland = 0.247106, Tabel 5.8) (Fig. 5.6). (b) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5

stdUFAtarsus

FA tarsus

(a)

0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 SH

0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,16

-0,06

0,04

0,14

Ritlandcoëfficiënt

Fig. 5.6: Relatie tussen (a) gestandaardiseerde heterozygositeit, (b) Ritlandschatter en populatiewaarden van FA voor het kenmerk tarsus.

De relatie tussen heterozygositeit en FA verandert niet significant over de urbanisatiegradiënt voor geen van de kenmerken en voor geen enkele maat van heterozygositeit (alle bekomen p > 0.05), noch werd er een verschil gevonden voor deze relatie tussen mannetjes en vrouwtjes (alle bekomen p > 0.05).

5.4

S INGLE

LOCUS ANALYSE

Analyses uitgevoerd op single locus niveau tonen daarenboven ook nog eens dat de variatie niet door alle loci samen verklaard wordt, maar eerder door slechts een paar loci. Variatie in de asymmetrie van tarsus wordt voor 43% verklaard door de gestandaardiseerde heterozygositeit van locus Pdo1, 23% door SH van locus Pdo16 en 17% door SH van locus TG04-012 (Tabel 5.10, Fig. 5.7). Wat betreft de allelische afstand is er slechts 1 locus met een significant effect (Pdo16), die 22% van de variatie in FA van tarsus verklaart (Tabel 5.10, Fig. 5.7). Een model met deze drie loci verklaart reeds 56% van


Pagina | 42

Resultaten de variatie in tarsusasymmetrie, dus het effect van de SH van alle andere loci samen is kleiner dan het effect van de heterozygositeit op loci Pdo1, Pdo16 en TG04-012 samen. Variatie in de asymmetrie van de vleugel wordt voor 26% verklaard door de allelische afstand van locus Pdo10, en voor 19% door SH van locus Pdo3 (Tabel 5.11, Fig. 5.8). Het aandeel van de verklaarde variatie is hier dus beduidend lager. Wat betreft gestandaardiseerde heterozygositeit zijn er 2 loci met een significant effect, Pdo19 en TG13- 017, die respectievelijk 18% en 16% van de variatie in FA van de vleugel verklaren (Tabel 5.11, Fig. 5.8). Voor het kenmerk staart werden geen significante verbanden gevonden. 0,5

R²

0,4 0,3 0,2 0,1

d²

0

SH

Locus

Fig. 5.7 Proportie van de verklaarde variatie in FA van tarsus door 2 maten van heterozygositeit per locus. D²std = gestandaardiseerde

R²

allelische afstand, SH = gestandaardiseerde heterozygositeit.

0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

d² SH

Locus

Fig. 5.8 Proportie van de verklaarde variatie in FA van vleugel door 2 maten van heterozygositeit per locus. D²std = gestandaardiseerde allelische afstand, SH = gestandaardiseerde heterozygositeit.


Pagina | 43

Resultaten Hoog variabele loci verklaren niet meer variatie dan minder variabele loci voor het kenmerk tarsus, en staart (p van de berekende correlatiewaarden > 0.05, Fig. 5.9, a - d en i - l); voor de asymmetrie van de vleugel is er wel een significant verband tussen de verklaarde variatie en variabiliteit van de loci voor zowel SH (Pearson = 0.62858, Spearman = 0.71176, p< 0.05) als d² (Pearson = 0.54129, Spearman = 0.68529, p< 0.05) op populatieniveau (Fig. 5.9, e - h). (a)

(b)

0,06

R² SH ind

R² d² ind

0,08

0,04 0,02 0 0

0,5 He

0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0

1

0,5 He

1

0

0,5

1

(d) 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

R² SH pop

R² d² pop

(c)

0

0

0,5

1

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

He

He

(e)

(f) 0,1 R² SH ind

R² d² ind

0,15 0,1 0,05 0

0,05 0

0

0,5 He

1

0

0,5

1

He

(voortzetting op p. 43)


Pagina | 44

Resultaten (g)

(h) R²² SH pop

R² d² pop

0,3 0,2 0,1 0 0

0,5

0,2 0,15 0,1 0,05 0

1

0

He

0,5

1

He

(i)

(j) 0,015 R² SH ind

R² d² ind

0,03 0,02 0,01

0,01 0,005

0

0 0

0,5

1

0

He

0,5

1

He

(l) 0,2 0,15 0,1 0,05 0

R² SH pop

R² d² pop

(k)

0

0,5

1

He

0,2 0,15 0,1 0,05 0 0

0,5

1

He

Fig. 5.9: Proportie van de verklaarde variatie van een bepaalde locus in functie van de variabiliteit ervan op individueel en populatieniveau voor alle kenmerken: (a)- (d) tarsus, (e) – (h) vleugel, (i) – (l) staart. R² d² ind = verklaarde variatie door allelische afstand op individueel niveau, R² SH ind = verklaarde variatie door gestandaardiseerde heterozygositeit op individueel niveau, R² d² pop = verklaarde variatie door allelische afstand op populatieniveau, R² SH pop = verklaarde variatie door gestandaardiseerde heterozygositeit op populatieniveau, He = variabiliteit van locus.


Pagina | 45

Resultaten Populatie De Baets Eiland Gaudissabois Haagstraat Meienbroek II Merendreesesteenweg Moerstraat Olmweg Petendonkstraat Poeckstraat Ronselestraat Schoordam Vermeiren Frans de Mildedreef Hoogmeers Houtemlaan Maaltebruggestraat Moerlandstraat Schipperke Staakskensstraat Station Wondelgem Watersportbaan Emile Braunplein Patershol Spanjaardstraat Visserij

Urbanisatie ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan urbaan urbaan urbaan urbaan

N 62 104 57 123 31 32 62 104 45 36 80 33 101 117 42 103 37 45 70 43 35 89 37 52 43 41

df F-waarde pF VFA VME LR testwaarde p SH SE d²std SE2 1 41.6584 <0.001 0.1083 0.0044 429.3249 <0.001 0.3821 0.0322 0.1296 0.0165 1 59.1315 <0.001 0.0235 0.0055 219.0233 <0.001 0.3420 0.0278 0.1144 0.0079 1 75.4257 <0.001 0.1036 0.0094 251.6339 <0.001 0.4393 0.0382 0.0933 0.0090 1 1.7703 0.1858 0.1261 0.0039 980.0618 <0.001 0.3781 0.0514 0.0961 0.0166 1 40.6511 <0.001 0.0802 0.0021 264.5725 <0.001 0.3237 0.0243 0.1365 0.0115 1 8.4005 0.0068 0.0343 0.0075 71.2927 <0.001 0.3098 0.0383 0.1300 0.0149 1 60.6995 <0.001 0.0821 0.0116 199.4402 <0.001 0.2650 0.0227 0.1215 0.0106 1 99.9202 <0.001 0.0708 0.0091 360.5733 <0.001 0.3804 0.0211 0.0986 0.0076 1 29.5007 <0.001 0.0349 0.0018 280.6831 <0.001 0.2940 0.0249 0.1244 0.0100 1 27.8819 <0.001 0.0612 0.0021 273.4445 <0.001 0.2775 0.0249 0.1195 0.0103 1 38.1175 <0.001 0.0945 0.0109 299.2006 <0.001 0.3407 0.0675 0.0799 0.0198 1 13.1209 0.0010 0.1187 0.0171 103.4930 <0.001 0.3009 0.0421 0.1118 0.0164 1 225.1635 <0.001 0.0436 0.0062 324.5998 <0.001 0.3457 0.0270 0.1013 0.0103 1 16.6428 0.0001 0.0438 0.0022 733.8501 <0.001 0.2842 0.0251 0.1105 0.0073 1 30.4309 <0.001 0.0539 0.0123 90.1991 <0.001 0.2964 0.0340 0.1173 0.0112 1 20.3138 <0.001 0.0529 0.0022 711.5114 <0.001 0.4298 0.0379 0.0916 0.0104 1 6.9610 0.0122 0.0805 0.0035 248.4652 <0.001 0.3622 0.0279 0.0999 0.0085 1 27.7393 <0.001 0.0326 0.0020 248.5365 <0.001 0.2875 0.0204 0.1257 0.0105 1 48.5281 <0.001 0.0664 0.0032 446.7871 <0.001 0.2969 0.0228 0.1331 0.0135 1 4.4529 0.0408 0.0598 0.0021 320.1385 <0.001 0.2984 0.0253 0.1094 0.0077 1 27.7828 <0.001 0.0920 0.0063 182.8177 <0.001 0.3255 0.0225 0.1093 0.0121 1 13.2672 0.0005 0.0350 0.0023 484.1925 <0.001 0.2853 0.0207 0.1246 0.0105 1 9.5196 0.0039 0.0542 0.0047 166.8007 <0.001 0.2365 0.0864 0.1274 0.0381 1 36.0478 <0.001 0.0294 0.0020 275.5628 <0.001 0.3169 0.0375 0.1230 0.0121 1 9.2874 0.0040 0.0947 0.0040 292.2327 <0.001 0.3398 0.0392 0.1312 0.0139 1 0.8434 0.3639 0.0497 0.0024 259.1000 <0.001 0.3014 0.0404 0.1136 0.0102

Tabel 5.1: Rapporterende tabel voor kenmerk lengte tarsus (analyse uitgevoerd per populatie). N = aantal individuen opgenomen in analyse, df = aantal vrijheidsgraden voor F-test, F-waarde = testwaarde voor fixed effects binnen mixed model (significante waarden in vet), pF = significantie van DA voor elke populatie, VFA = variantie in FA, VME = variantie in meetfout, LR testwaarde = geeft verschil weer tussen de waarschijnlijkheid van het full en reduced model (berekening zie Materiaal en methoden), p = significantie van FA voor elke populatie = LR testwaarde volgens χ² verdeling met 1 vrijheidsgraad, SH = gemiddelde gestandaardiseerde heterozygositeit voor elke populatie met standaardfout (SE), d²std = gemiddelde allelische afstand voor elke populatie met standaardfout (SE2).


Pagina | 46


Urbanisatie ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal ruraal suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan suburbaan urbaan urbaan urbaan urbaan

N 48 101 39 122 27 32 51 85 42 36 72 33 97 117 40 91 36 45 70 43 31 89 36 49 43 41

df 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

F-waarde pF VFA VME LR testwaarde p SH SE d²std SE2 11.3738 0.001499 0.5263 0.0508 97.8473 <0.001 0.3821 0.0322 0.1296 0.0165 0.1837 0.669144 0.3047 0.0322 193.8781 <0.001 0.3420 0.0278 0.1144 0.0079 4.3623 0.043672 0.3767 0.0617 52.0003 <0.001 0.4393 0.0382 0.0933 0.0090 3.7985 0.05365 0.3507 0.0387 224.3970 <0.001 0.3781 0.0514 0.0961 0.0166 3.0285 0.093637 0.2826 0.0232 61.1326 <0.001 0.3237 0.0243 0.1365 0.0115 7.7837 0.008937 0.2784 0.0117 106.5927 <0.001 0.3098 0.0383 0.1300 0.0149 7.5306 0.008402 0.7067 0.0907 84.4544 <0.001 0.2650 0.0227 0.1215 0.0106 3.1726 0.078496 0.4375 0.0529 147.5645 <0.001 0.3804 0.0211 0.0986 0.0076 0.7649 0.386886 0.1559 0.0387 39.0451 <0.001 0.2940 0.0249 0.1244 0.0100 9.9467 0.003301 0.2812 0.0122 118.4262 <0.001 0.2775 0.0249 0.1195 0.0103 9.6564 0.002713 0.8350 0.0460 208.5669 <0.001 0.3407 0.0675 0.0799 0.0198 1.0317 0.31759 0.7054 0.0346 99.5667 <0.001 0.3009 0.0421 0.1118 0.0164 26.9591 <0.001 0.5627 0.0264 306.8442 <0.001 0.3457 0.0270 0.1013 0.0103 0.2528 0.616077 0.2688 0.0422 150.6748 <0.001 0.2842 0.0251 0.1105 0.0073 9.2966 0.004111 0.2950 0.0453 57.2915 <0.001 0.2964 0.0340 0.1173 0.0112 8.2870 0.004988 0.1764 0.0392 94.7284 <0.001 0.4298 0.0379 0.0916 0.0104 3.0988 0.087884 0.4371 0.0453 65.7553 <0.001 0.3622 0.0279 0.0999 0.0085 0.1750 0.677784 0.2525 0.0333 72.8257 <0.001 0.2875 0.0204 0.1257 0.0105 16.7262 0.000115 0.3366 0.0491 104.9470 <0.001 0.2969 0.0228 0.1331 0.0135 0.0935 0.761287 0.3012 0.0285 54.1924 <0.001 0.2984 0.0253 0.1094 0.0077 5.8631 0.021719 0.6052 0.0605 61.4434 <0.001 0.3255 0.0225 0.1093 0.0121 2.6147 0.109455 0.2763 0.0527 106.4826 <0.001 0.2853 0.0207 0.1246 0.0105 8.4688 0.006243 0.1717 0.0382 37.1398 <0.001 0.2365 0.0864 0.1274 0.0381 3.9843 0.051617 0.1807 0.0357 56.5441 <0.001 0.3169 0.0375 0.1230 0.0121 0.5436 0.465036 0.2092 0.0581 35.7205 <0.001 0.3398 0.0392 0.1312 0.0139 0.0000 1 0.3852 0.0335 89.5189 <0.001 0.3014 0.0404 0.1136 0.0102

Tabel 5.2: Rapporterende tabel voor kenmerk vleugellengte (analyse uitgevoerd per populatie). N = aantal individuen opgenomen in analyse, df = aantal vrijheidsgraden voor F-test, F-waarde = testwaarde voor fixed effects binnen mixed model (significante waarden in vet), pF = significantie van DA voor elke populatie, V FA = variantie in FA, VME = variantie in meetfout, LR testwaarde = geeft verschil weer tussen de waarschijnlijkheid van het full en reduced model (berekening zie Materiaal en methoden), p = significantie van FA voor elke populatie = LR testwaarde volgens χ² verdeling met 1 vrijheidsgraad, SH = gemiddelde gestandaardiseerde heterozygositeit voor elke populatie met standaardfout (SE), d²std = gemiddelde allelische afstand voor elke populatie met standaardfout (SE2).


Pagina | 47


Urbanisatie N df F- waarde pF VFA VME LR testwaarde p SH SE d²std SE2 ruraal 23 1 1.062976 0.311685 0.343559 0.022834 148.6762 <0.001 0.3821 0.0322 0.1296 0.0165 ruraal 25 1 0.029086 0.866067 1.27998 0.051242 133.1847 <0.001 0.3420 0.0278 0.1144 0.0079 ruraal 28 1 0.586311 0.450489 2.334524 0.02616 319.1248 <0.001 0.4393 0.0382 0.0933 0.0090 ruraal 12 1 0.02953 0.866804 0.358656 0.034923 36.04038 <0.001 0.3781 0.0514 0.0961 0.0166 ruraal 29 1 0.307757 0.583465 0.422297 0.030894 145.4687 <0.001 0.3237 0.0243 0.1365 0.0115 ruraal 30 1 0.568113 0.457052 0.0679 0.157026 3.206382 0.073352 0.3098 0.0383 0.1300 0.0149 ruraal 25 1 1.638435 0.213184 1.580638 0.024973 251.7857 <0.001 0.2650 0.0227 0.1215 0.0106 ruraal 25 1 0.16983 0.683921 0.150438 0.029612 60.6706 <0.001 0.3804 0.0211 0.0986 0.0076 ruraal 19 1 4.327565 0.052608 0.116444 0.028752 32.08427 <0.001 0.2940 0.0249 0.1244 0.0100 ruraal 28 1 0.082321 0.776367 0.330024 0.021314 151.1913 <0.001 0.2775 0.0249 0.1195 0.0103 ruraal 24 1 4.914589 0.036784 0.220496 0.023899 90.92671 <0.001 0.3407 0.0675 0.0799 0.0198 ruraal 22 1 1.190435 0.288389 0.711315 0.02231 155.6612 <0.001 0.3009 0.0421 0.1118 0.0164 ruraal 27 1 0.486744 0.491517 0.102052 0.028481 45.14626 <0.001 0.3457 0.0270 0.1013 0.0103 suburbaan 14 1 1.584786 0.230191 0.700083 0.028516 94.64508 <0.001 0.2842 0.0251 0.1105 0.0073 suburbaan 27 1 10.50123 0.003783 0.166281 0.062631 26.12338 <0.001 0.2964 0.0340 0.1173 0.0112 suburbaan 24 1 0.229344 0.636759 -0.03985 0.538809 0.119721 0.72934 0.4298 0.0379 0.0916 0.0104 suburbaan 28 1 0.453762 0.50613 0.388857 0.46037 8.3522 <0.001 0.3622 0.0279 0.0999 0.0085 suburbaan 23 1 4.32E-06 0.998361 0.165141 0.023292 61.20518 <0.001 0.2875 0.0204 0.1257 0.0105 suburbaan 12 1 0.460205 0.512949 0.784288 0.02777 73.09122 <0.001 0.2969 0.0228 0.1331 0.0135 suburbaan 17 1 0.205052 0.656872 0.216419 0.083948 18.30465 <0.001 0.2984 0.0253 0.1094 0.0077 suburbaan 13 1 6.484865 0.025628 0.391186 0.06163 37.31551 <0.001 0.3255 0.0225 0.1093 0.0121 suburbaan 9 1 4.322208 0.071205 1.461817 0.022682 87.48488 <0.001 0.2853 0.0207 0.1246 0.0105 urbaan 17 1 1.335384 0.264921 0.210741 0.018666 68.51876 <0.001 0.2365 0.0864 0.1274 0.0381 urbaan 7 1 6.574832 0.04267 0.014536 0.027831 0.9316 3.34E-01 0.3169 0.0375 0.1230 0.0121 urbaan 13 1 0.041171 0.842862 0.078447 0.033257 13.30364 <0.001 0.3398 0.0392 0.1312 0.0139 urbaan 11 1 0.183979 0.676959 0.141233 0.018879 32.38385 <0.001 0.3014 0.0404 0.1136 0.0102

Tabel 5.3: Rapporterende tabel voor kenmerk staartlengte (analyse uitgevoerd per populatie). N = aantal individuen opgenomen in analyse, df = aantal vrijheidsgraden voor F-test, F-waarde = testwaarde voor fixed effects binnen mixed model (significante waarden in vet), pF = significantie van DA voor elke populatie, V FA = variantie in FA, VME = variantie in meetfout, LR testwaarde = geeft verschil weer tussen de waarschijnlijkheid van het full en reduced model (berekening zie Materiaal en methoden), p = significantie van FA voor elke populatie = LR testwaarde volgens χ² verdeling met 1 vrijheidsgraad, SH = gemiddelde gestandaardiseerde heterozygositeit voor elke populatie met standaardfout (SE), d²std = gemiddelde allelische afstand voor elke populatie met standaardfout (SE2).


Pagina | 48

Resultaten Kenmerk Tarsus

Vleugel

Staart

IN CV HM TC CV HM TC HB

N df Fwaarde pF VFA VME LR test statistic p 151 1 48.3300 <0.001 0.0368 0.0044 48.3256 < 1E-16 692 1 185.2000 <0.001 0.0412 0.0026 185.1974 < 1E-16 781 1 410.3800 <0.001 0.1053 0.0078 410.3722 < 1E-16 151 1 1.7700 0.1860 0.3972 0.0376 282.4356 < 1E-16 692 1 20.8300 <.0001 0.2074 0.0382 803.5865 < 1E-16 781 1 85.7900 <.0001 0.5333 0.0469 1515.9231 < 1E-16 602 1 8.79 <.0001 0.4915 0.09569 1407.8 < 1E-16

Tabel 5.4: Rapporterende tabel voor de drie metrische kenmerken: lengte tarsus, vleugellengte en staartlengte (analyse uitgevoerd per waarnemer). IN = initialen waarnermer, N = aantal individuen opgenomen in analyse, df = aantal vrijheidsgraden voor F-test, F-waarde = testwaarde voor fixed effects binnen mixed model (significante waarden in vet), pF = significantie van DA voor elke waarnemer, VFA = variantie in FA, VME = variantie in meetfout, LR testwaarde = geeft verschil weer tussen de waarschijnlijkheid van het full en reduced model (berekening zie Materiaal en methoden), p = significantie van FA voor elke waarnemer = LR testwaarde volgens χ² verdeling met 1 vrijheidsgraad.

stdAFAtarsus stdAFAtarsus stdAFAwing stdAFAtail

stdAFAwing stdAFAtail 1 0.0167 0.00877 0.10722 1 -0.07151 -0.03757 -0.03294 1

Tabel 5.5: Correlatie tussen de gestandaardiseerde unsigned fluctuerende asymmetrie van de kenmerken tarsus (stdAFAtarsus), vleugel (stdAFAwing) en staart (stdAFAtail): Pearson correlatiecoëfficiënten in bovenste tabelhelft, Spearman correlatiecoëfficiënten in onderste tabelhelft. Coëfficiënten in vet zijn significant (p < 0,05), alle andere niet (p > 0.05).

SH HL IR

SH 1 -0.95665 -0.97184

HL -0.96904 1 0.95458

IR -0.98053 0.9682 1

Tabel 5.6: Correlatie tussen gestandaardiseerde heterozygositeit (SH), heterozygositeit per locus (HL) en internal relatedness (IR) op individueel niveau: Pearson correlatiecoëfficiënten in bovenste tabelhelft, Spearman correlatiecoëfficiënten in onderste tabelhelft. Alle coëfficiënten zijn significant (p < 0,05).


Pagina | 49

Resultaten SH SH Ritlandpop d² d²std

1 -0.7787 0.31851 0.48401

Ritlandpop d² d²std -0.77375 0.30747 0.51557 1 -0.30289 -0.40064 -0.32039 1 0.68759 -0.39509 0.70738 1

Tabel 5.7: Correlatie tussen gestandaardiseerde heterozygositeit, Ritlandcoëfficiënt, allelische afstand en gestandaardiseerde allelische afstand (d²std) op individueel niveau: Pearson correlatiecoëfficiënten in bovenste tabelhelft, Spearman correlatiecoëfficiënten in onderste tabelhelft. Alle coëfficiënten zijn significant (p < 0,05).

Niveau Individueel over alle populaties

Kenmerk Tarsus

Vleugel

Staart

Individueel binnen elke populatie

Tarsus

Vleugel

Bron SH Ritland d²std SH Ritland d²std SH Ritland d²std SH pop SH*pop Ritland pop Ritland*pop d²std pop d²std*pop SH pop SH*pop Ritland pop Ritland*pop

df 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 25 25 1 25 25 1 25 25 1 25 25 1 25 25

Mean square Fwaarde p R² 6.29637927 6.59 0.0106 0.049438 4.50685973 4.7 0.0307 0.045996 2.03710288 2.11 0.1467 0.041247 0.38602443 0.41 0.5207 0.071592 0.16071731 0.17 0.6786 0.071124 2.1245115 2.28 0.1315 0.075207 0.02241868 0.02 0.882 0.000067 0.02508018 0.02 0.8752 0.000075 0.32892195 0.32 0.5695 0.000984 1.62261277 1.73 0.1892 0.156987 1.58171192 1.69 0.0213 1.49510855 1.59 0.0356 0.6872037 0.7 0.4038 0.116047 0.60841791 0.62 0.9269 0.68612582 0.7 0.8618 1.13254396 1.18 0.2781 0.137343 1.25220122 1.3 0.1503 1.15427246 1.2 0.2309 0.98125114 1.04 0.3095 0.156653 0.55497785 0.59 0.9464 0.65383423 0.69 0.8684 0.28964945 0.31 0.5758 0.177939 1.03228105 1.12 0.3181 1.08876334 1.18 0.2536

(voortgezet op p. 49)


Pagina | 50

Resultaten Niveau (voortzetting p. 48)

Kenmerk

Staart

Populatieniveau

Tarsus

Vleugel

Staart

Bron

df

d²std pop d²std*pop SH pop SH*pop Ritland pop Ritland*pop d²std pop d²std*pop SH Ritland d²std SH Ritland d²std SH Ritland d²std

1 25 25 1 25 25 1 25 25 1 25 25 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Mean square

Fwaarde

7.58195494 0.66179906 1.00831452 0.00203087 1.36266304 1.41489796 0.0672396 0.80030556 1.3616725 0.49848457 0.87690366 0.92984029 0.46696527 0.34043735 0.08548808 0.11463402 0.00178197 0.29689443 0.02483676 0.06613138 0.01437622

8.24 0.72 1.1 0 1.36 1.41 0.07 0.79 1.35 0.48 0.84 0.89 12.31 7.88 1.59 0.99 0.01 2.74 0.31 0.84 0.18

p 0.0043 0.8393 0.3437 0.9642 0.1235 0.0973 0.7965 0.7504 0.1277 0.4907 0.6917 0.622 0.0018 0.0098 0.2198 0.3297 0.9042 0.1107 0.5842 0.3692 0.6775

R² 0.180764

0.161505

0.157369

0.126037

0.338946 0.247106 0.062051 0.039611 0.000616 0.102589 0.012663 0.033718 0.00733

Tabel 5.8: Test van de fixed effects van individuele schattingen over alle populaties, binnen elke populatie en van populatieschattingen van unsigned FA in Passer domesticus. Df = aantal vrijheidsgraden, mean square = sum of squares/df, Fwaarde = testwaarde voor afhankelijke variabele in lineair model, p = significantie van elke parameter binnen het geteste model, waarden in cursief geven de resultaten weer van het contraststatement dat werd opgenomen in het model (enkel binnen populaties, zie Statistische analyse).


Pagina | 51

Resultaten

stdUFAtarsus SH d²std d² Ritlandpop

stdUFAtarsus SH d²std d² Ritlandpop 1 -0.58219 -0.2491 -0.1233 0.4971 -0.58219 1 0.5928 0.51215 -0.81792 -0.2491 0.5928 1 0.59302 -0.34691 -0.1233 0.51215 0.59302 1 -0.47296 0.4971 -0.81792 -0.34691 -0.47296 1

Tabel 5.9: Correlatie tussen gestandaardiseerde unsigned fluctuerende asymmetrie (stdUFA tarsus), gestandaardiseerde heterozygositeit (SH), gestandaardiseerde allelische afstand (d²std), allelische afstand (d²) en de Ritlandcoëfficiënt op populatieniveau: Pearson correlatiecoëfficiënten in bovenste tabelhelft, Spearman correlatiecoëfficiënten in onderste tabelhelft. Coëfficiënten in vet zijn significant (p > 0,05).

d²std Pdo16 Pdo1 TG13-017 TG22-001 Pdo47 Pdo3 Pdo22 Pdo32 TG04-012 Pdo10 Pdo9 TG01-148 Pdo19 Pdo5 TG01-040 TG07-022

R² 0.216939 0.119748 0.106057 0.090052 0.087743 0.078327 0.052853 0.04219 0.037417 0.023927 0.017308 0.013912 0.009357 0.004936 0.003799 0.00074

FValue 6.648971 3.264931 2.84736 2.375139 2.308371 2.039599 1.339253 1.057163 0.932903 0.588331 0.422698 0.3386 0.226689 0.119053 0.091523 0.017766

p-waarde 0.016483 0.08333 0.10448 0.136364 0.141744 0.166135 0.258554 0.314115 0.343742 0.450545 0.521769 0.566065 0.638296 0.733069 0.764856 0.895076

SH Pdo16 Pdo1 TG13-017 TG22-001 Pdo47 Pdo3 Pdo22 Pdo32 TG04-012 Pdo10 Pdo9 TG01-148 Pdo19 Pdo5 TG01-040 TG07-022

R² 0.233972 0.430856 0.008818 0.115466 0.075132 0.000931 0.02709 0.086758 0.174918 0.003313 0.000132 0.031613 0.023791 0.021577 0.0191 0.039665

FValue 7.330449 18.16857 0.213509 3.132924 1.949639 0.022353 0.668254 2.280001 5.088018 0.079788 0.00317 0.783485 0.584907 0.529261 0.467317 0.991271

p-waarde 0.012294 0.000271 0.648192 0.089431 0.175408 0.8824 0.421703 0.144106 0.033482 0.780007 0.955566 0.38486 0.45185 0.473956 0.500771 0.329365

Tabel 5.10: Resultaten van de analyse uitgevoerd op single locus niveau voor het kenmerk tarsus. D²std = gestandaardiseerde allelische afstand, SH : gestandaardiseerde heterozygositeit, R² = proportie verklaarde variatie voor die locus, Fwaarde = testwaarde voor fixed effects binnen model, p-waarde = significantie van het effect van de locus op de heterozygositeit (signifincante waarden in vet).


Pagina | 52

Resultaten d² Pdo1 Pdo10 Pdo16 Pdo19 Pdo22 Pdo3 Pdo32 Pdo47 Pdo5 Pdo9 TG01-040 TG01-148 TG07-022 TG13-017 TG22-001 TG04-012

R² 0.034928 0.268391 0.052995 0.03276 0.01013 0.185916 0.000977 0.076076 0.003839 0.001342 0.005678 2.59E-06 0.0012 0.049134 0.026888 0.087136

FValue 0.86862 8.804422 1.343054 0.812878 0.245619 5.481004 0.02348 1.976171 0.0925 0.032253 0.13705 6.21E-05 0.028828 1.240145 0.663139 2.290868

p-waarde 0.360619 0.006707 0.257898 0.37623 0.624684 0.027861 0.879496 0.172609 0.763644 0.858981 0.714478 0.99378 0.8666 0.276472 0.423461 0.143196

SH Pdo1 Pdo10 Pdo16 Pdo19 Pdo22 Pdo3 Pdo32 Pdo47 Pdo5 Pdo9 TG01-040 TG01-148 TG07-022 TG13-017 TG22-001 TG04-012

R² 9.52E-05 0.072986 0.078783 0.179246 0.052398 0.051114 0.023846 0.083664 0.007729 5.03E-05 0.052121 0.040316 0.027854 0.158153 0.064401 0.111262

FValue 0.002285 1.889569 2.052483 5.241405 1.32708 1.292805 0.586285 2.191269 0.186939 0.001206 1.319698 1.008237 0.687641 4.508754 1.652026 3.004595

p-waarde 0.962272 0.18195 0.164856 0.03115 0.260672 0.266757 0.451325 0.151804 0.669337 0.972583 0.261967 0.325343 0.41514 0.044228 0.210949 0.09586

Tabel 5.11: Resultaten van de analyse uitgevoerd op single locus niveau voor het kenmerk vleugel. D²std = gestandaardiseerde allelische afstand, SH : gestandaardiseerde heterozygositeit, R² = proportie verklaarde variatie voor die locus, Fwaarde = testwaarde voor fixed effects binnen model, p-waarde = significantie van het effect van de locus op de heterozygositeit (signifincante waarden in vet).


Pagina | 53

Discussie

6.

D ISCUSSIE

6.1

FA- ANALYSE

In deze studie werd gebruik gemaakt van methoden met minimale impact op de Huismus voor het bekomen van asymmetriegegevens.

Hierbij werden betrouwbare waarden van FA bekomen

aangezien aan de voorwaarden voldaan werd voor het gebruik van fluctuerende asymmetrie als indicator voor ontwikkelingsstabiliteit.

Uit de resultaten blijkt dat variatie in fluctuerende

asymmetrie in P. domesticus voor geen enkel kenmerk verschilt tussen de verschillende populaties en ook niet tussen de urbanisatiegraden. De patronen die verkregen werden voor de verschillende kenmerken verlopen dus niet in de richting die verwacht werd (FA groter in urbane en rurale gebieden). 6.1.1

B IAS IN DE BEPALING VAN FA

Er moet opgemerkt worden, dat tijdens het verzamelen en het verwerken van de data enkele onnauwkeurigheden kunnen gebeuren. Sowieso is het zo klein mogelijk houden van de meetfout onontbeerlijk in studies naar fluctuerende asymmetrie, omdat deze de relaties met FA verzwakt door de schatting van FA te beïnvloeden en omdat ze de statistische power reduceert (Lens et al. 2002; Palmer & Strobeck 1992; Van Dongen 2000). De meetfout is het kleinst voor het kenmerk tarsus; de grootste meetfout kan gevonden worden in het kenmerk staartlengte (p van de LR testwaarde voor dit kenmerk > 0.05 in sommige populaties). De vele stappen die werden ondernomen in het meten van de staartlengte (uittrekken van staartpennen, transport naar het labo, behandeling door de meter, prikken, scannen en digitaal meten van meetpunten) kunnen een reden zijn voor het ontstaan van een grote hoeveelheid ruis op de bekomen waarden. Misschien is een andere methode meer aangewezen in verder onderzoek. Zo kunnen bijvoorbeeld de staartpennen zelf gescand worden en vervolgens digitaal geanalyseerd in een morfometrisch onderzoek, waarbij niet alleen de lengte, maar ook de vorm van de staartveer in rekening kan worden gebracht. Vormanalyses combineren immers veel meer informatie in één enkele analyse dan lineaire metingen en zouden dus meer gevoelig kunnen zijn voor de effecten van stress op ontwikkeling (Klingenberg & McIntyre 1998). Voor het kenmerk vleugel is het mogelijk dat de meetmethode op zich onvoldoende nauwkeurig was om accuraat verschillen tussen links en rechts op te meten, waardoor de verhouding van VFA/VME kleiner is en bijgevolg de power om relaties in FA te ontdekken laag is. De graad van asymmetrie is immers meestal heel subtiel, en ligt typisch in de orde van 1% of minder van de grootte van het kenmerk (Møller & Swaddle 1997). Dit komt neer op afwijkingen in de orde van 0.07 cm, terwijl de accuraatheid van de meting slechts 0.05 cm bedroeg. Dit maakt het moeilijk om asymmetrie te detecteren. Onderzoek naar de relatie tussen ontwikkelingsinstabiliteit en genetische variatie

Pagina | 54

Discussie Verder is ook het effect van de gebruikte statistische analyse niet te onderschatten, daar deze een grote invloed heeft op de uitkomst van een studie (Lens et al. 2002; Van Dongen et al. 1999b). De statistische procedure die hier werd toegepast, combineert informatie van een reeks ongecorreleerde kenmerken. Dit liet ons toe FA en ME en andere vormen van asymmetrie te onderscheiden aangezien dit factoren zijn die een correcte interpretatie van patronen in ontwikkelingsinstabiliteit in de weg staan (Lens et al. 2002; Van Dongen 2000; Van Dongen et al. 1999b). Veel studies gebruiken tot op heden de statistische methode voorgesteld door Palmer & Strobeck (1986). Hoewel deze statistisch correct is, is ze zeer log, en kan hiermee niet getest worden of de variantie in FA significant groter is dan 0. Er wordt met andere woorden dus noch getest worden of de bekomen schatting van FA het resultaat is van ruis, noch of deze biologisch relevant is (Van Dongen et al. 1999b). Het zou interessant zijn in toekomstige studies meer analoge protocollen vast te leggen, om zo de statistische ruis tot een minimum te beperken, de vergelijking tussen verschillende uitgevoerde onderzoeken te vergemakkelijken en de kans te vergroten dat correcte onderliggende patronen tussen ontwikkelingsstress en FA worden onthuld (Lens et al. 2002). 6.1.2 

A NALYSE VAN FA IN MEERDERE KENMERKEN Correlatie tussen ‘unsigned’ FA-waarden

Correlatiewaarden tussen de ‘unsigned’ asymmetriewaarden van de verschillende kenmerken blijken allemaal zeer laag en niet significant. Als ontwikkelingsinstabiliteit een eigenschap van het individu zou zijn en niet van één kenmerk binnen een individu, zou men verwachten dat er sterke positieve correlaties aanwezig zouden zijn in de FA tussen verschillende kenmerken op individueel niveau, wat zou kunnen wijzen op de aanwezigheid van een IAP (individuele asymmetrie parameter) (Palmer & Strobeck 1992; Van Dongen 2006). De correlatiewaarden die gevonden werden in verschillende empirische studies zijn over het algemeen zwak, maar neigen wel groter te zijn dan 0 (Polak et al. 2003). Als dit niet het geval is, hangt het vermogen van FA als biomonitor voor blootstelling aan stress, voor individuele kwaliteit, of voor fitness immers af van de keuze van het ‘juiste’, meest gevoelige kenmerk (Lens et al. 2002; Møller & Swaddle 1997). Aangezien er geen uniforme theorie bestaat over het ontstaan van FA, is de gevoeligheid van kenmerken voor storingen in hun ontwikkeling een eigenschap die onderzoekers pas kunnen evalueren op het einde van een studie, en die dus niet a priori kan ingeschat worden (Lens et al. 2002).


Pagina | 55

Discussie Het onvermogen correlatie tussen verschillende kenmerken te ontdekken op individueel niveau kan verschillende, elkaar niet uitsluitende redenen hebben (Leamy & Klingenberg 2005; Lens et al. 2002). Ten eerste is het mogelijk, dat effectief aanwezige verschillen tussen de onderzochte kenmerken worden weergegeven in de relaties tussen ontwikkelingsstabiliteit, stress en fitness als gevolg van enerzijds heterogeniteit in de timing van expressie, en anderzijds van heterogeniteit in de relatie tussen FA en fitness, of door heterogeniteit in selectiedrukken. De timing van storingen uit de omgeving gedurende de ontogenie kan kenmerkspecifiek zijn, maar aangezien dit fenomeen onafhankelijk

is

van

een

genoomwijde

of

kenmerkspecifieke

genetische

basis

voor

ontwikkelingsinstabiliteit (Clarke 1998), kan deze hypothese de afwezigheid van correlatie tussen de FA van verschillende kenmerken in deze studie niet verklaren. De ontwikkeling van sommige kenmerken kan echter meer gebufferd zijn door hun direct belang inzake fitness; in deze karakteristieken zal dus geen of een zwakkere associatie met stress voorkomen (Van Dongen 2006). Organismen die in staat zijn de ontwikkeling van functioneel belangrijke kenmerken efficiënt te controleren zullen immers een evolutionair voordeel hebben, aangezien een grote mate van asymmetrie functionele lasten kan veroorzaken, bijvoorbeeld door mobiliteit te beperken (Knierim et al. 2007; Palmer & Strobeck 1986). De directe mechanische impact van de asymmetrie in een enkel kenmerk op fitness (bv. de impact van vleugelasymmetrie op vliegvermogen, Swaddle et al. 1996) betekent

niet

noodzakelijk

dat

er

een

organismewijd

verband

bestaat

tussen

ontwikkelingsinstabiliteit en fitness. Secundaire seksuele kenmerken zoals ornamenten daarentegen, zijn onderhevig zijn aan sterke directionele selectie en zouden daardoor meer gevoelig zijn voor de effecten van stress (Møller 1994; Møller & Swaddle 1997; Van Dongen 2006; Watson & Thornhill 1994), hoewel Bjorksten et. al (2000) tegenstrijdige resultaten vonden. Over het algemeen worden hogere asymmetriewaarden gevonden in mannetjes, mogelijk omdat ze hogere energievereisten hebben door hun extremere groei (in seksueel dimorfe dieren), of door de effecten van steroïde hormonen (Knierim et al. 2007). Recent stelde Moreno-Rueda (2006) dat de staart bij Huismussen mogelijk onderhevig is aan seksuele selectie. Dit resulteert echter niet in extreme staartlengten aangezien lange staartlengte in een eerdere studie negatief gecorreleerd bleek te zijn met het vliegvermogen in deze soort en de staart dus ook onderhevig is aan stabiliserende natuurlijke selectie (Møller & Swaddle 1997; MorenoRueda 2003). In deze studie vertoonde de staartlengte geen hogere graad van FA dan de andere kenmerken. Dit zou te wijten kunnen zijn aan de relatief grote meetfout op dit kenmerk of aan het feit dat de staart een veel groter functioneel dan seksueel belang heeft in deze soort. Bovendien werd in deze studie enkel asymmetrie bepaald van de vijfde staartpen, terwijl Møller & Swaddle


Pagina | 56

Discussie (1997) stellen dat de asymmetrie van de buitenste staartveren groter kan zijn dan die van meer centraal gelegen staartveren, afhankelijk van de ecologie van de bestudeerde vogelsoort. De lengte van tarsus en vleugel zijn sterk gecorreleerd met het lichaamsgewicht in P. domesticus (Moreno-Rueda 2006), en de lichaamsgrootte op zijn beurt is gecorreleerd met fitness (Widemo & Saether 1999). Hierdoor kan verwacht worden dat FA in deze kenmerken afneemt met stijgende lengte van het gemeten kenmerk (meer fittere individuen), wat niet zo blijkt te zijn. Mogelijks zijn deze kenmerken onderhevig aan sterke stabiliserende selectie en wordt hogere asymmetrie eerder verwacht in de extremere waarden van deze kenmerken (kleine of grote vleugel of tarsus). Ten tweede kan het onvermogen om correlatie te ontdekken tussen de asymmetrie van verschillende kenmerken te wijten zijn aan methodologische problemen gerelateerd aan de schatting van individuele ontwikkelingsinstabiliteit (zie ook § 6.1.1). Hoewel de herhaalbaarheid van metingen links en rechts gewoonlijk hoog is, is dit niet het geval voor schattingen van de fluctuerende asymmetrie (Lens et al. 2002). Bijgevolg vertoont de correlatie tussen de FA van kenmerken de neiging om kleiner te zijn, en wordt de correlatie tussen de ontwikkelingsstabiliteit van de gemeten karakteristieken dus onderschat (Van Dongen 1998). 

Correlatie tussen ‘signed’ FA-waarden

De correlatie tussen de ‘signed’ asymmetriewaarden van kenmerken kunnen gebruikt worden om af te leiden of er interacties zijn tussen de ontwikkeling van de verschillende karakteristieken (Klingenberg 2003). Dit gebruik van gecorreleerde FA-waarden verschilt fundamenteel van het eerste. In studies naar organismewijde ontwikkelingsinstabiliteit kan deze laatste aanpak gebruikt worden als een voorbereidende stap om na te gaan of de kenmerken die werden geselecteerd voor een onderzoek onafhankelijk zijn wat betreft hun ontwikkeling; in dat geval zou de correlatie tussen de ‘signed’ asymmetrie gelijk moeten zijn aan 0 (Leamy & Klingenberg 2005). In dit onderzoek is de correlatie tussen de ‘signed’ asymmetriewaarden van tarsus, vleugel en staart zeer laag. We zouden dus kunnen stellen dat deze kenmerken onafhankelijk van elkaar ontwikkelen. Toch is hierbij enige voorzichtigheid geboden aangezien de gevonden correlatiewaarden niet significant zijn.


Pagina | 57

Discussie

6.2

H ETEROZYGOSITEIT

6.2.1

G EBRUIKTE MATEN VAN HETEROZYGOSITEIT

EN

HFC S

De gevonden correlatiewaarden tussen gestandaardiseerde heterozygositeit SH, intern verwantschap IR, en heterozygositeit per locus HL zijn zeer hoog (ca. 1) en allen significant. Deze coëfficiënten lijken dus allemaal eenzelfde maat voor heterozygositeit weer te geven, en bijgevolg werd enkel SH weerhouden in de analyses. SH blijkt zwakker gecorreleerd met de Ritlandschatter (ca. 0.7), maar het grootste verschil bestaat tussen SH en d². Het is dus ten zeerste de vraag of er een verschil bestaat tussen al deze maten van heterozygositeit. 

Verschil tussen SH, IR, HL, d² en de Ritlandschatter

Sinds de ontdekking en toepassing van polymorfe merkers in DNA, zijn onderzoekers geïnteresseerd in het ontwikkelen van adequate maten om inteelt te schatten door het analyseren van merker heterozygositeit als een indirecte schatting van inteelt (Amos et al. 2001; Coltman et al. 1999; Coulson et al. 1998). Om eenvoudige maten van multilocus heterozygositeit te verbeteren werden verschillende indexen ontwikkeld, waaronder de hier gebruikte d², SH, IR, HL, en de Ritlandschatter. Er bestaat controversie in de literatuur over welke genetische metriek nu het meest accuraat de ware inteeltcoëfficiënt van een individu schat (zie bijvoorbeeld Aparicio et al. 2006). Coulson et al. (1998) stelden de allelische afstand23, d², (gebaseerd op de microsatelliet genetische afstand) voor als maat voor inteelt en redeneerden dat deze maat een onderscheid zou kunnen maken tussen ‘highly outbreed’ en ‘moderately outbreed’ individuen. Hun aanpak is gebaseerd op het idee dat microsatellieten muteren volgens het stapsgewijs mutatiemodel (SMM), een mutatieproces dat de lengte van het originele microsatelliet allel verlengt of verkort met één of meerdere repeat units. Binnen dit model zijn microsatelliet allelen met gelijkaardig lengte meer waarschijnlijk verwant door afkomst dan allelen van verschillende lengte. Er is dus een soort van ‘temporeel geheugen’ aanwezig in de allelische afstandsdata, dat kan geïncorporeerd worden in de schatting van de inteeltcoëfficiënt (Coulson et al. 1998; Hansson 2010). Empirisch en theoretisch bewijs suggereert echter dat d² slechts zwak gecorreleerd is met inteelt (Coltman & Slate 2003; Hedrick et al. 2001; Tsitrone et al. 2001), waarschijnlijk omdat dit soort parameter beter geschikt is voor situaties met vermenging van populaties dan voor effecten in homogene populaties (Aparicio et al. 2006; maar zie Hansson 2010 en 6.2.2).


Pagina | 58

Discussie Een volgende maat die werd voorgesteld was de gestandaardiseerde heterozygositeit20, SH, door Coltman et al. (1999). Deze houdt rekening met het feit dat loci kunnen verschillen in aantal en frequentie van allelen, en dat niet alle individuen getypeerd worden met dezelfde set van merker loci. Niettemin geeft deze maat eenzelfde gewicht aan alle onderzochte loci ongeacht hun allelische frequenties en gaat ze bovendien uit van een lineaire relatie tussen locusspecifieke heterozygositeit en het aantal allelen. Als de relatie echter exponentieel blijkt, dan onderschat de standaardisatie het effect van variabele loci (Aparicio et al. 2006). Amos et al. (2001) droegen intern verwantschap21, IR, aan als maat voor inteelt, waarbij de frequentie van elk allel bijdraagt aan de finale score en waardoor het delen van zeldzame allelen meer doorweegt dan het delen van algemene allelen. Een probleem dat zich voordoet in deze parameter is echter dat het gewicht van de allelen verschilt afhankelijk van of er homozygositeit of heterozygositeit aanwezig is in die locus. Als een individu immers homozygoot is in enkele loci die allelen dragen die zeldzaam zijn, dan wordt de schatting van homozygositeit overgewaardeerd, net omdat de kans dat dit voorkomt in een populatie zo klein is. Op dezelfde manier zou kunnen verwacht worden dat heterozygoot zijn voor twee zeldzame allelen heterozygositeit overschat, maar IR doet net het omgekeerde. Bovendien zal een individu dat homozygoot is voor al zijn loci altijd een IR waarde hebben van één, terwijl voor een volledig heterozygoot organisme IR zal afhangen van de frequentie van de betrokken allelen. IR zal dus meer homozygositeit toekennen aan individuen die zeldzame allelen hebben dan aan individuen met meer algemene.

Het probleem wordt nog

ingewikkelder als in de populatie immigranten aankomen die dragers zijn van zeldzame allelen. In dit geval zou homozygositeit toegekend worden aan ‘hybride’ nakomelingen van die immigrant en een autochtoon individu, terwijl de link met inteelt totaal geen steek houdt. Hierdoor kan deze index verkeerde schattingen van heterozygositeit weergeven in open populaties (Aparicio et al. 2006). De Ritlandschatter die in deze studie werd gebruikt gaat uit van dezelfde redenering als die van IR (Ritland 1996). Ook hier wordt rekening gehouden met de allelfrequenties, maar deze schatter wordt berekend door middel van een ander algoritme (voor details zie Ritland 1996). Om de bovenstaande problemen het hoofd te bieden, ontwikkelden Aparicio et al. (2006) de heterozygositeit per locus19 HL, die de bijdrage van elke locus in overweging neemt, eerder dan de allelschattingen die loci verwaarlozen.

HL kan een goede schatter zijn van genoomwijde

heterozygositeit en van de inteeltcoëfficiënt F in open populaties met migratie, vermenging of andere processen die de genetische variabiliteit verhogen, terwijl in populaties met veel inteelt indexen gebaseerd op allelfrequenties (zoals IR) meer efficiënt kunnen zijn (Aparicio et al. 2006).


Pagina | 59

Discussie 

Correlatie tussen de verschillende schatters van heterozygositeit

Hoewel er duidelijk verschillen zijn tussen SH, IR en HL, vertonen zij zoals eerder vermeld toch een heel hoge mate van correlatie, een resultaat dat ook gevonden werd in de meta-analyse van Chapman et al. (2009). Het is dus efficiënter slechts 1 van deze maten te gebruiken in publicaties over HFCs, aangezien het rapporteren van de correlatie tussen een maat voor fitness en meerdere, hoog gecorreleerde genetische schatters gelijk staat aan pseudoreplicatie. Chapman et al. (2009) drukken erop dat deze keuze gemaakt wordt voor de aanvang van data-analyses, en niet gedreven mag worden door posthoc keuzes gebaseerd op statistische significantie omdat dit alleen maar zal resulteren in bevooroordeelde resultaten. Hier werd SH gekozen als maat voor heterozygositeit. IR en HL werden dus niet opgenomen in verdere analyses. De correlatiewaarden van SH en d² zijn echter veel lager maar wel significant, wat eerdere resultaten bevestigt (Chapman et al. 2009). 6.2.2 

R ELATIE TUSSEN HETEROZYGOSITEIT EN FA Correlatie tussen d² en fitness

Ondanks expliciete en sterke kritiek op de betrouwbaarheid van d² (zie eerder), wordt deze maat nog steeds frequent gebruikt in conservatie en evolutionaire biologie. Hansson (2010) geeft 3 mogelijke redenen waarom een verband tussen d² en fitness frequent wordt gerapporteerd. Allereerst is door verschillende onderzoekers gesuggereerd dat d² een betere voorspeller is voor fitness dan SH indien hoog variabele microsatellieten worden gebruikt, zoals in dit onderzoek. Merkers van verschillende variabiliteit leveren immers een verschillende bijdrage aan de totale variantie van deze maten omdat de variantie in d² stijgt met stijgende variabiliteit, terwijl de variantie in SH een optimaal plateau bereikt voor merkers met intermediaire variabiliteit. Niet SH, maar wel d² heeft met andere woorden een schaalverdeling die gunstig is voor hoog variabele loci. Dit wil zeggen dat als merkers worden gebruikt met verschillende variabiliteit, de gemiddelde d²waarde van een individu bijna volledig zal bepaald worden door enkele hoog variabele loci, terwijl de SH-waarde voornamelijk zal afhangen van een groot aantal loci met intermediaire heterozygositeit. Als hoogvariabele loci dus meer variatie verklaren in het onderzochte fitnesskenmerk (hier FA), dan is het mogelijk dat d² hogere genotype-fitness correlaties weergeeft dan SH (Hansson 2010). Een onderliggende reden voor dit fenomeen is dat het zeer waarschijnlijk is dat hoog variabele loci, met vele repeats en een wijde range in allelgrootte, het SMM volgen (zie § 6.2). Volgens deze hypothese is er een positieve associatie tussen locus-specifieke variabiliteit en de sterkte van de d²-fitness correlatie, terwijl deze relatie zwakker of afwezig is voor SH (Hansson 2010). In twee studies


Pagina | 60

Discussie uitgevoerd op de grote karekiet en op Chinookzalm, die single-locus data voor beide diversiteitmaten onderzochten, werd zo een verband echter niet teruggevonden (Hansson et al. 2004; Heath et al. 2002). Resultaten bekomen in dit onderzoek zijn gelijkaardig: de relatie tussen de hoeveelheid verklaarde variatie en de variabiliteit van loci is voor geen enkel kenmerk significant op individueel niveau. Er wordt wel een significant verband gevonden voor het kenmerk tarsus op populatieniveau, maar dit zowel voor d² als voor SH. Hoog variabele merkers verbeteren dus geen van beide types van genotype-fitness correlaties en ondersteunen derhalve het gebruik van de d² aanpak niet. Een alternatieve verklaring voor vaak gevonden correlaties tussen d² en fitness, is dat de gekozen merkers zich bevinden in genen-dense regio’s of dat er uitgebreid ‘linkage disequilibrium’ (LD) bestaat in de populatie, en dat het potentieel voor lokale effecten (zie § 2.3.2) veel sterker is dan eerder gedacht. Merkers in LD met gelinkte fitness genen reflecteren dan de diversiteit van deze genen en de erop (Hansson & Westerberg 2002). Hierdoor ontstaat variatie in SH of d², zowel door random segregatie als door inteelt. HFCs komen bijgevolg voor als toevallig merkers geselecteerd worden die zich in eenzelfde chromosomale regio bevinden als de genen die het kenmerk onder studie coderen. De gevonden variatie in FA van tarsus en vleugel blijkt hier ook eerder verklaard te worden door slechts een paar loci, die mogelijk in ‘linkage disequilibrium’ staan met genen die een rechtstreeks effect hebben op fitness, dan door alle merkerloci samen. Lokale effecten kunnen dus niet uitgesloten worden, zeker niet voor het kenmerk tarsus, waar de locus Pdo1 goed is voor 43% van de gemeten asymmetrie. De effecten van één of enkele genen op ontwikkelingsstabiliteit blijven echter weinig bestudeerd; de meeste genetische studies onderzochten enkel genoomwijde processen zoals heterozygositeit of genomische coadaptatie. Martin-Gualvez et al. (2006) ontdekten echter dat de merker Ase46 in eksters Pica pica sterk gecorreleerd is met het verwerpen van parasitaire eieren en Hanski & Saccheri (2006) vonden een verband tussen de coderende locus van het eiwit fosfoglucose isomerase Pig en populatiegroei in vlinderpopulaties. Ook in groothoorn schapen werd de aanwezigheid van LD aangetoond (Luikart et al. 2008). Mogelijks zijn sommige microsatellieten direct betrokken in kenmerkexpressie (direct effect hypothese, zie § 2.3.2). Deze stelling is echter slechts van toepassing is op een absolute minderheid van de merkers die net gekozen worden omwille van hun niet-coderende eigenschappen, en geldt dus niet als een algemene verklaring voor HFCs. Een derde en laatste mogelijke reden voor de aanwezige correlatie tussen d² en fitness, is vermenging van populaties, zoals ook uiteengezet werd in de originele hypothesestelling (zie Coulson et al. 1998 voor meer details).


Pagina | 61

Discussie 

Geschatte vs. genoomwijde heterozygositeit

De vraag of de berekende heterozygositeit van enkele merkers wel voldoende is om een schatting te maken van genoomwijde heterozygositeit, en dus van de inteeltcoëfficiënt F, staat ter discussie in recente literatuur die handelt over HFCs (Alho et al. 2010; Balloux et al. 2004; Pemberton 2004; Slate et al. 2004; Szulkin et al. 2010). Hoewel er slechts weinig studies gepubliceerd werden waarin de genetische berekeningen van heterozygositeit vergeleken werden met schattingen van inteelt uit stamboomonderzoek (F), ondersteunen de meeste ervan toch deze bezorgdheid (Coulson et al. 1999; Markert et al. 2004). Slechts enkele studies rapporteren toch hoge correlatiecoëfficiënten tussen beide parameters (Hedrick et al. 2001; Jensen et al. 2007). Lage variantie in de inteeltcoëfficiënt en het lage aantal merkers dat gebruikt wordt om heterozygositeit te bepalen leiden echter vaak tot moeilijk in te schatten precisie en de maskering van het inteeltsignaal door random ruis (Balloux et al. 2004; Slate et al. 2004). Het idee achter het berekenen van de heterozygositeit-heterozygositeit correlatie (HHC) is gebaseerd op volgende observatie: als schattingen van multilocus heterozygositeit van de verschillende bestudeerde merkers informatie dragen over genoomwijde heterozygositeit, dan moeten schattingen, die berekend werden door twee random sets van merkers, gelijkaardig zijn.

Als

heterozygositeit niet gecorreleerd blijkt tussen merkers, zal deze in het beste geval slechts heel zwak gecorreleerd zijn met inteelt (Balloux et al. 2004; maar zie Szulkin et al. 2010). In dit onderzoek bedraagt de HHC tussen random verdeelde groepen van merkers slechts 0.16. Desondanks wordt wel een significante relatie gevonden tussen FA van tarsus en SH op individueel en populatieniveau, en tussen de asymmetrie in de vleugel en individuele d²std binnen elke populatie. Individuen in deze studie werden random geselecteerd en niet significante resultaten worden gerapporteerd, maar merkers werden wel geselecteerd op basis van polymorfisme en variabiltieit, wat een effect heeft op de berekening van d² (zie § 6.2.2). Volgens Balloux et al. (2004) zijn dit drie niveaus waardoor de aanwezige zwakke effecten mogelijk overdreven worden. Tussen SH en FA werd echter ook een verband gevonden, en dus moet er een andere reden, die schijnbaar niets te maken heeft met inteelt, zijn die de gevonden HFCs verklaart. Er zijn twee brede klassen van alternatieve verklaringen: aan de ene kant de direct effect hypothese, waarbij fysieke verbindingen aanwezig zijn tussen een of meerdere merkerloci en de genen die coderen voor de bestudeerde fitnesskenmerken, en aan de andere kant de lokale effect hypothese, die stelt dat de aangetroffen HFCs het gevolg zijn van LD (Balloux et al. 2004; Slate et al. 2004, zie ook eerder).


Pagina | 62

Discussie Recent echter opperden Szulkin et al. (2010) dat HFCs in het verleden vaak te pas en te onpas werden verworpen als zijnde het gevolg van lokale effecten (zie bijvoorbeeld Hansson et al. 2004; Malo & Coulson 2009).

De stelling dat heterozygositeit op enkele merkerloci slechts zwak

gecorreleerd is met inteelt in grote, panmictische populaties in evenwicht is waarschijnlijk gegrond, maar houdt geen rekening met het feit dat populaties vaker dan gedacht afwijken van dit vooropgestelde idee, omdat ze vaak onzichtbaar subgestructureerd zijn (bv. door partnerkeuze). Studies die toch effecten rapporteren van slechts enkele loci binnen een gegeven set van merkers, worden fout geïnterpreteerd als lokale effecten omwille van het gebruik van ongepaste statistische testen (Szulkin et al. 2010). In plaats van te testen of de bekomen helling van de regressie van elke locus apart significant verschilt van nul (zoals de analyse die werd uitgevoerd in deze studie), zouden onderzoekers moeten gebruik maken van een multiple regressie, die nagaat of de specifieke effecten voor elke locus meer variantie verklaren dan een eenvoudige regressie op SH (Szulkin et al. 2010). 6.2.3

FA ALS BIOMONITOR VOOR GENETISCHE STRESS

Om na te gaan wat de impact van het verlies van heterozygositeit is op individueel en populatieniveau, werd FA gebruikt als maat voor fitness. Zoals reeds vermeld werd een significante relatie gevonden tussen de heterozygositeit (SH) en de asymmetrie in tarsus op beide niveaus. Voor de andere gemeten kenmerken werd echter geen verband gevonden met SH, wel met d²std voor vleugel.

Bovendien verschilt de relatie tussen FA en heterozygositeit niet tussen drie

urbanisatiegraden, terwijl verwacht werd dat deze relatie het sterkst zou zijn in urbane populaties, omdat deze te lijden hebben onder de meeste stress door recente populatiereducties. Het feit dat FA niet verschilt tussen mannetjes en vrouwtjes is niet zo verwonderlijk, aangezien seksueel dimorfisme in deze soort beperkt is (zie ook § 6.1.3). Dat de relatie tussen FA en heterozygositeit niet verloopt zoals verwacht kan verschillende oorzaken hebben. Het is mogelijk dat individuen uit de populatie verdwijnen vooraleer metingen uitgevoerd worden, doordat ze een lagere ontwikkelingsstabiliteit hebben. In dat geval worden er dus veel meer individuen geproduceerd dan enkel deze die het adulte stadium bereiken (Van Dongen 2006). Hoewel zowel juveniele als adulte individuen werden gevangen en opgemeten in deze studie, werden voornamelijk adulte organismen behouden voor verdere analyses. De reden hiervoor is dat het samplen van juvenielen bias kan veroorzaken in het schatten van genetische parameters omdat juvenielen mogelijks meer nauw verwant zijn dan adulten (meer broers en zussen). Verder werden geen nesttellingen uitgevoerd en dus is het hier niet mogelijk om na te gaan of de mortaliteit van minder stabiele individuen een effect heeft.


Pagina | 63

Discussie Een vaak voorkomend probleem in studies naar FA, is ook dat er een over het algemeen zwakke associatie bestaat tussen FA en ontwikkelingsstabiliteit, te wijten aan de random aard van de onderliggende patronen die asymmetrische ontwikkeling triggeren (Lens et al. 2002). Omwille van deze zwakke interactie kunnen individuen die lage ontwikkelingsstabiliteit vertonen in gunstige omstandigheden, ontmaskerd worden door een verhoogde graad van FA als de stress toeneemt. Verder is ook vastgesteld dat verhoogde FA-waarden niet stressspecifiek zijn; een individu wordt blootgesteld aan meer dan één soort stress en die verschillende vormen kunnen de ontwikkelingsstabiliteit van een individu beïnvloeden op een onvoorspelbare manier (en zijn dus niet noodzakelijk additief) (Van Dongen 2006). Tot slot is het belang van FA als indicator voor inteelt, of genetische stress nog niet opgehelderd. FA blijft immers een indirecte schatting van de fitness van een organisme.

Jensen et al. (2007)

bevestigden eerdere resultaten (De Rose & Roff 1999) waaruit bleek dat inteelt over het algemeen een sterker effect heeft op levensgeschiedeniskenmerken dan op morfologische kenmerken, hetgeen de mogelijkheid om genetische stress te meten aan de hand van asymmetrie bemoeilijkt. Verder is het erg moeilijk om omgevingseffecten volledig uit te sluiten in studies naar fluctuerende asymmetrie. Het is denkbaar dat geen verbanden worden gevonden tussen de individuele waarden van FA en heterozygositeit omdat deze individuen uit verschillende populaties komen, met niet alleen verschillende niveaus van inteelt, maar ook met verschillende graden van omgevingsstress. Individuen, die te lijden hebben onder inteelt, vertonen immers misschien pas asymmetrie als de omgevingsstress voldoende hoog is (Lens et al. 2002; Van Dongen 2006). Ook de omvang van de associatie tussen stabiliteit en inteelt zelf, lijkt afhankelijk te zijn van de hoeveelheid stress die wordt ervaren gedurende de ontwikkeling (Kark et al. 2001; Lens & Van Dongen 2000).


Pagina | 64

Discussie

6. 3

C ONCLUSIE

Het blijft van groot belang in de toekomst a priori te bepalen welke schattingen van heterozygositeit extra informatie aandragen, omdat op deze manier het rapporteren van meerdere heterozygositeitsfitness correlaties, die eigenlijk bekomen werden door pseudoreplicatie, wordt vermeden. Aangezien correlatie tussen SH, IR en HL zeer hoog was, werd van deze heterozygositeitsmaten enkel SH gebruikt in verdere analyses, naast d² en de Ritlandschatter. Alhoewel in deze studie een lage heterozygositeit-heterozygositeit correlatie werd gevonden, zijn er toch significante HFCs aanwezig. De aangetroffen correlatie tussen FA en SH of d² bleek voornamelijk verklaard te worden door slechts enkele loci. Sommige onderzoekers beweren dat dit bewijst dat de lokale effect hypothese niet kan uitgesloten worden, hoewel deze bewering zeer recent in vraag werd gesteld. In de toekomst zullen studies die tegelijkertijd de fitness effecten van single loci, de genoomlocatie van een groot aantal merkers, de graad van LD en kandidaat coderende genen bestuderen en bovendien ook nog de correcte statistische analyses toepassen, belangrijke bijdragen leveren in het begrijpen van lokale en directe effecten. FA als biomonitor heeft veel voordelen (zie § 2.2.2), maar eerder gerapporteerde resultaten over de relatie tussen heterozygositeit en FA zijn zeer heterogeen (zie § 2.3.3). Ook in dit onderzoek kan geen eenduidige conclusie getrokken worden. Hoewel de asymmetrie in tarsuslengte een goede indicator voor genetische stress lijkt te zijn, werd geen verband gevonden tussen de FA van de vleugellengte of van de staartlengte en heterozygositeit op populatieniveau.

FA is dus geen

organismewijde schatter voor genetische stress in P. domesticus, maar wel een kenmerkspecifieke. Het feit dat geen verschil werd waargenomen tussen de verschillende urbanisatiegraden kan te wijten zijn aan te grote heterogeniteit in de gesamplede populaties. Het zou interessant zijn eerst het verband tussen FA in verschillende kenmerken, genetische stress en eventuele interacties ertussen na te gaan in verschillende modelorganismen uit diverse taxonomische klassen onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden (zoals bijvoorbeeld Hosken et al. 2000). Op deze manier kan de biologische relevantie van FA voor verschillende soorten van stress nagegaan worden voordat FA gebruikt wordt als bioindicator in het veld.


Pagina | 65

Samenvatting

7.

S AMENVATTING

Recent worden steeds meer soorten bedreigd door omvangrijke reducties in hun populatiegrootte, hetgeen de kans op paringen tussen verwante individuen verhoogt. Het is al lange tijd bekend dat nakomelingen die resulteren uit zulke paringen vaak minder ‘fit’ zijn dan nakomelingen van niet gerelateerde individuen, waardoor de fitness van gereduceerde populaties afneemt. Bovendien zijn kleine populaties reeds bijzonder gevoelig voor extinctie als gevolg van stochasticiteit in hun omgeving en demografie, genetische drift en accumulatie van schadelijke allelen. In tegenstelling tot deze problemen, kan inteelt zeer snel ageren en zo de kans op extinctie drastisch doen toenemen. Inzicht verkrijgen in de genetische structuur van populaties en in de mechanismen die aan de basis liggen van de schadelijke effecten van inteelt, is dus van cruciaal belang in de conservatiebiologie. De Huismus (Passer domesticus) is in se reeds gevoelig voor inteelt door zijn sedentaire karakter, en wordt daarenboven bedreigd door een recente abrupte afname in urbane populatieaantallen, wat van deze soort een interessante voorbeeldsoort maakt. Het niveau van genetische diversiteit van de Huismus werd geschat in rurale, suburbane en urbane populaties door gebruik te maken van de genetische heterozygositeit in neutrale microsatelliet merkers. Omdat heterozygositeit enkel een schatter is voor de aanwezige diversiteit, werd hier gebruik gemaakt van fluctuerende asymmetrie (FA) als maat voor fitness, en dus als eenheid voor de impact van inteelt. FA is een maat voor ontwikkelingsinstabiliteit (het vermogen van een individu om zijn ontwikkeling te bufferen tegen random storingen) die wordt waargenomen als niet-gerichte verschillen tussen bilateraal symmetrische kanten. Aangezien beide zijden van een kenmerk het resultaat zijn van eenzelfde genoom, wijzen afwijkingen van perfecte bilaterale symmetrie op een onvermogen van het genoom om ruis (als gevolg van omgevings- en genetische stress) op de ontwikkeling te bufferen. Omdat stress de ontwikkelingsstabiliteit van een organisme beïnvloedt vooraleer het de overlevingskenmerken aantast, kan FA een indicatie geven van daling in fitness vóór de effecten irreversibel worden. In deze masterproef werd de relatie tussen heterozygositeit en ontwikkelingsinstabiliteit onderzocht. Hiertoe werd de mate van asymmetrie van drie continue kenmerken (tarsuslengte, vleugellengte en lente van de staartveren) in P. domesticus uit 26 populaties verspreid over rurale, suburbane en urbane gebieden bepaald. Een eerste vaststelling was dat de asymmetrie in de verschillende kenmerken slechts zeer zwak gecorreleerd bleek te zijn. FA lijkt dus kenmerkspecifiek te zijn in de Huismus, en er kan dus geen individuele asymmetrieparameter berekend worden.


Pagina | 66

Samenvatting Uit de berekende maten voor heterozygositeit werden enkel die parameters geselecteerd die voldoende verschillend van elkaar waren (SH, d² en de Ritlandschatter) om pseudoreplicatie te voorkomen. Er kon geen significant verschil aangetoond worden voor FA noch voor heterozygositeit wat betreft de drie urbanisatiegraden, hoewel voorspeld werd dat beiden het hoogst zouden zijn in urbane populaties. Mogelijk werd geen relatie gedetecteerd tussen FA en de urbanisatiegraad door het voorkomen van ruis, ontstaan door meetfouten, of doordat organismen binnen één urbanisatiegraad afkomstig waren uit verschillende populaties. De heterozygositeit-heterozygositeit correlatie (HHC) werd berekend om na te gaan of het signaal van inteelt dat verkregen werd uit de merkers, geldig is op genoomwijde basis. De bekomen HHC bleek echter zeer laag, terwijl toch significante verbanden werden teruggevonden tussen SH en de asymmetrie in tarsuslengte. Mogelijk zijn lokale effecten, waarbij de merkers die bestudeerd werden in ‘linkage disequilibrium’ zijn met de genen onder selectie, niet uit te sluiten.

Het feit dat

asymmetrie in tarsus vooral bleek verklaard te worden door het effect van 1 locus (Pdo 1) lijkt deze stelling te bevestigen, hoewel recent statistische methoden werden voorgesteld om lokale effecten en de effecten van inteelt beter van elkaar te onderscheiden. Ook de relatie tussen fitness (FA) en heterozygositeit veranderde niet tussen de verschillende urbanisatiegraden. Er werd verwacht dat stress het hoogst zou zijn in urbane populaties omwille van de recente habitatfragmentatie en afname in populatieaantallen, wat had kunnen leiden tot een sterker verband tussen FA en heterozygositeit. Dit patroon werd echter niet waargenomen. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat er een invloed van het functionele belang van het gemeten kenmerk bestaat op de asymmetrie ervan (hoe belangrijker de eigenschap, des te beter deze gebufferd is tegen effecten van stress). Ook het feit dat meer asymmetrische individuen niet overleven tot adult omwille van hun lagere ontwikkelingsstabiliteit, kan de relatie tussen FA en fitness verdoezelen, zeker omdat in deze studie enkel adulten werden opgenomen. Het is duidelijk dat vele factoren een invloed hebben op de manifestatie van inteeltdepressie en op de interpretatie van HFCs. Bovendien kan de aard van de effecten van inteelt verschillen tussen grote, panmictische populaties en kleine populaties die recent drastische afnamen ondervonden. Elk van deze factoren en hun interacties kunnen de interpretatie van de relatie tussen de heterozygositeit van neutrale merkers en fitness (hier gemeten als FA) beïnvloeden. Onder deze interpretatie wordt ook het maken van een onderscheid tussen algemene en lokale effecten verstaan. Studies die tegelijkertijd de fitness effecten van single loci, de genoomlocatie van een groot aantal merkers, de graad van LD en kandidaat coderende genen bestuderen, en de correcte statistische analyses toepassen, zullen belangrijke bijdragen leveren in het discrimineren van lokale


Pagina | 67

Samenvatting en directe effecten. Verder werd de relatie tussen FA en genetische stress ook nog niet volledig opgehelderd. Het verband tussen FA in verschillende kenmerken, genetische stress en eventuele interacties ertussen moet gekend zijn voordat FA gebruikt kan worden als bioindicator in het veld. Hoewel studies van modelorganismen en computersimulaties een groot potentieel hebben om de effecten van inteelt onder verschillende omstandigheden en de oorzaken van HFCs na te gaan, moet hierbij toch opgemerkt worden dat het gebruik van modelsoorten en simulaties mogelijk een beperkte toepasbaarheid heeft in wilde populaties. In dit soort studies kan immers geen rekening gehouden worden met stochasticiteit in omgeving of demografie. Onderzoeken met algemene soorten, waarin zowel kleine als grotere populaties worden onderzocht, zoals in deze masterproef, blijven dus van onschatbare waarde.


Pagina | 68

Dankwoord

8.

D ANKWOORD

Bij het tot stand komen van een masterproef zijn meer mensen betrokken dan men op het eerste zicht kan vaststellen. Of het nu gaat om mensen die vanzelfsprekend in de schijnwerpers lopen, of anderen die meer achter de schermen opereren, ze dragen allemaal een onmisbaar steentje bij. Allereerst wil ik mijn promotor Luc Lens bedanken voor het aanreiken van dit boeiende onderwerp, voor het tonen van vertrouwen en geduld, voor het kritisch evalueren van de tekst, en voor het zorgen voor leuke vooruitzichten. Bijzondere dank gaat uit naar Carl Vangestel voor het beantwoorden van allerhande vraagtekens, voor inspirerende discussies en raad, voor het ter beschikking stellen van materiaal en voor het geloof in de goede afloop ondanks een sputterende start. Dank aan Hans Matheve voor de workshop ‘Hoe vang ik een Huismus in 7 stappen?’ en voor het schrijven van macro’s die de analyses een pak makkelijker maakten en vooral sneller lieten verlopen. Ook lotgenoten uit het masterproef-lokaaltje, in het bijzonder Lien, Pieter en Thomas, en iedereen van de Terec wil ik graag bedanken voor de leuke babbels, het gezelschap en de hulp bij technische problemen. Tot slot zou ik iedereen willen bedanken die gedurende mijn tijd als student een steuntje in de rug betekenden. Een masterproef schrijven is immers het sluitstuk van een vijfjarige opleiding. Bij deze wil ik dan ook vooral paps, mijn zus (die trouwens een geweldige eindredactrice bleek te zijn), Dani, Bo, Naomi, Anouck, Tamara, en alle andere lieve vrienden het lof schenken dat hun toekomt. Zij hielden het vuur brandende, voegden perspectief toe aan het geheel, leverden stof tot nadenken, maar, boven alles, maakten zij de voorbije jaren compleet.


Pagina | 69

Referenties

9.

R EFERENTIES

Alho, J.S., B.G. Lillandt, S. Jaari and J. Merilä (2009). "Multilocus Heterozygosity and Inbreeding in the Siberian Jay." Conservation Genetics 10(3): 605-609. Alho, J.S., K. Välimäki and J. Merilä (2010). "Rhh: An R Extension for Estimating Multilocus Heterozygosity and Heterozygosity-Heterozygosity Correlation." Molecular Ecology Resources 10(4): 720-722. Alibert, P. and J.C. Auffray (2003). Genomic Coadaptation, Outbreeding Depression and Developmental Instability. Developmental Instability: Causes and Consequences. . M. Polak. New York, Oxford University Press: 116-134. Altwegg, R., T.H. Ringsby and B.E. Saether (2000). "Phenotypic Correlates and Consequences of Dispersal in a Metapopulation of House Sparrows Passer Domesticus." Journal of Animal Ecology 69(5): 762-770. Amos, W. (2001). Ir Macro N4. Available from http://www.zoo.cam.ac.uk/zoostaff/amos/. Amos, W., J. Worthington Wilmer, K. Fullard, T.M. Burg, J.P. Croxall, D. Bloch and T. Coulson (2001). "The Influence of Parental Relatedness on Reproductive Success." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 268(1480): 2021-2027. Aparicio, J.M., J. Ortego and P.J. Cordero (2006). "What Should We Weigh to Estimate Heterozygosity, Alleles or Loci?" Molecular Ecology 15(14): 4659-4665. Armbruster, P. and D.H. Reed (2005). "Inbreeding Depression in Benign and Stressful Environments." Heredity 95(3): 235-242. Balloux, F., W. Amos and T. Coulson (2004). "Does Heterozygosity Estimate Inbreeding in Real Populations?" Molecular Ecology 13(10): 3021-3031. Bjorksten, T.A. (2000). "What Does Sexual Trait Fa Tell Us About Stress? ." Trends in Ecology & Evolution 15(4): 163-166. Blomqvist, D., A. Pauliny, M. Larsson and L.-A. Flodin (2010). "Trapped in the Extinction Vortex? Strong Genetic Effects in a Declining Vertebrate Population." BMC Evolutionary Biology 10(1): 33. Booy, G., R.J.J. Hendriks, M.J.M. Smulders, J.M. Van Groenendael and B. Vosman (2000). "Genetic Diversity and the Survival of Populations." Plant biol (Stuttg) 2(04): 379-395. Caro, T. and M. Laurenson (1994). "Ecological and Genetic Factors in Conservation: A Cautionary Tale." Science 263(5146): 485-486. Caughley, G. (1994). "Directions in Conservation Biology." Journal of Animal Ecology 63(2): 215-244. Chapman, J.R., S. Nakagawa, D.W. Coltman, J. Slate and B.C. Sheldon (2009). "A Quantitative Review of Heterozygosity-Fitness Correlations in Animal Populations." Molecular Ecology 18(13): 2746-2765. Charlesworth, B. and D. Charlesworth (1999). "The Genetic Basis of Inbreeding Depression." Genetical Research 74(3): 329-340. Charlesworth, D. and B. Charlesworth (1987). "Inbreeding Depression and Its Evolutionary Consequences." Annual Review of Ecology and Systematics 18: 237-268. Clarke, G.M. (1998). "The Genetic Basis of Developmental Stability. Iv. Individual and Population Asymmetry Parameters." Heredity 80: 553-561.


Pagina | 70

Referenties Clarke, G.M., J.L. Yen and J.A. McKenzie (2000). "Wings and Bristles: Character Specificity of the Asymmetry Phenotype in Insecticide-Resistant Strains of Lucilia Cuprina." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 267(1455): 1815-1818. Coltman, D.W., J.G. Pilkington, J.A. Smith and J.M. Pemberton (1999). "Parasite-Mediated Selection against Inbred Soay Sheep in a Free-Living, Island Population." Evolution 53(4): 1259-1267. Coltman, D.W. and J. Slate (2003). "Microsatellite Measures of Inbreeding: A Meta-Analysis." Evolution 57(5): 971-983. Coulson, T., S. Albon, J. Slate and J. Pemberton (1999). "Microsatellite Loci Reveal Sex-Dependent Responses to Inbreeding and Outbreeding in Red Deer Calves." Evolution 53: 1951-1960. Coulson, T.N., J.M. Pemberton and S.D. Albon (1998). "Microsatellites Reveal Heterosis in Red Deer." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 268: 2021-2027. Crnokrak, P. and D.A. Roff (1999). "Inbreeding Depression in the Wild." Heredity 83(3): 260-270. Darwin, C.R. (1876). The Effects of Cross and Self Fertilization in the Vegetable Kingdom. London, John Murray. Davies, A.G., P. Batterham and J.A. Mckenzie (1992). "Fatal Association between Dieldrin-Resistant and Susceptible Australian Sheep Blowflies, Lucilia Cuprina." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 247(1319): 125-129. Dawson, D.A., G.J. Horsburgh, A.P. Krupa, I.R.K. Stewart and S. S. (in voorbereiding). "A Predicted Microsatellite Map of the House Sparrow Passer Domesticus Genome." Re-submitted to Mol. Ecol. Res. Dawson, D.A., G.J. Horsburgh, C. Kupper, I.R.K. Stewart, A.D. Ball, K.L. Durrant, B. Hansson, I. Bacon, S. Bird, A. Klein, A.P. Krupa, J.W. Lee, D. Martin-Galvez, M. Simeoni, G. Smith, L.G. Spurgin and T. Burke (2010). "New Methods to Identify Conserved Microsatellite Loci and Develop Primer Sets of High Cross-Species Utility - as Demonstrated for Birds." Molecular Ecology Resources 10(3): 475-494. De Laet, J. (2007). De Status Van De Huismus (Passer Domesticus) of De Ene Mus Is De Andere Niet. 'T Groene Waasland. Belsele, Willy Van Overloop. 27: 22-26. De Laet, J. and J. Summers-Smith (2007). "The Status of the Urban House Sparrow Passer Domesticus in North-Western Europe: A Review." Journal of Ornithology 148(0): 275-278. De Rose, M.A. and D.A. Roff (1999). "A Comparison of Inbreeding Depression in Life History and Morphological Traits in Animals. ." Evolution 53(1288-1292). Erbout, N., M.D. Meyer and L. Lens (2008). "Hybridization between Two Polyphagous Fruit-Fly Species (Diptera: Tephritidae) Causes Sex-Biased Reduction in Developmental Stability." Biological Journal of the Linnean Society 93(3): 579-588. ESRI (2010). Arcgis Available from http://www.esri.com/software/arcgis/. Frankham, R. (1995). "Conservation Genetics." Annual Review of Genetics 29(1): 305-327. Frankham, R. (1996). "Relationship of Genetic Variation to Population Size in Wildlife." Conservation Biology 10(6): 1500-1508. Frankham, R. (2005). "Genetics and Extinction." Biological Conservation 126(2): 131-140. Frankham, R. (2009). "Inbreeding in the Wild Really Does Matter." Heredity 104(2): 124-124.


Pagina | 71

Referenties Fuller, R.C. and D. Houle (2003). Inheritance of Developmental Instability. Developmental Instability. Causes and Consequences. New York, Oxford University Press: 157-186. Gilligan, D.M., L.M. Woodworth, M.E. Montgomery, R.K. Nurthen, D.A. Briscoe and R. Frankham (2000). "Can Fluctuating Asymmetry Be Used to Detect Inbreeding and Loss of Genetic Diversity in Endangered Populations?" Animal Conservation 3: 97-104. Gomendio, M., J. Cassinello and E.R.S. Roldan (2000). "A Comparative Study of Ejaculate Traits in Three Endangered Ungulates with Different Levels of Inbreeding: Fluctuating Asymmetry as an Indicator of Reproductive and Genetic Stress." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 267(1446): 875-882. Graham, J.H., J.M. Emlen, D.C. Freeman, L.J. Leamy and J.A. Kieser (1998). "Directional Asymmetry and the Measurement of Developmental Instability." Biological Journal of the Linnean Society 64(1): 1-16. Gregory, R.D., M.A. Eaton, D.G. Noble, J.A. Robinson, M. Parsons, H. Baker, G. Austin and G.M. Hilton (2009). "The State of the Uk’s Birds 2008." Royal Society for the Protection of Birds (RSPB) http://www.rspb.org.uk/ourwork/science/sotukb/2008/index.asp Griffith, S.C., D.A. Dawson, H. Jensen, N. Ockendon, C. Greig, K. Neumann and T. Burke (2006). "Fourteen Polymorphic Microsatellite Loci Characterized in the House Sparrow Passer Domesticus (Passeridae, Aves)." Molecular ecology notes 7(2): 333-336. Griffith, S.C., I.R.K. Stewart, D.A. Dawson, I.P.F. Owens and T. Burke (1999). "Contrasting Levels of Extra-Pair Paternity in Mainland and Island Populations of the House Sparrow (Passer Domesticus): Is There an 'Island Effect'?" Biological Journal of the Linnean Society 68(1-2): 303-316. Grueber, C.E., G.P. Wallis and I.G. Jamieson (2008). "Heterozygosity-Fitness Correlations and Their Relevance to Studies on Inbreeding Depression in Threatened Species." Molecular Ecology 17(18): 3978-3984. Hanski, I. and I. Saccheri (2006). "Molecular-Level Variation Affect Population Growth in a Butterfly Metapopulation. ." Plos One 4(5): 719-726. Hansson, B. (2010). "The Use (or Misuse) of Microsatellite Allelic Distances in the Context of Inbreeding and Conservation Genetics." Molecular Ecology 19(6): 1082-1090. Hansson, B., H. Wersterdahl, S. Bensch, D. Hasselquist and M. Akesson (2004). "Does Linkage Disequilibrium Generate Heterozygosity-Fitness Correlations in Great Reed Warblers? ." Evolution 58: 870-879. Hansson, B. and L. Westerberg (2002). "On the Correlation between Heterozygosity and Fitness in Natural Populations." Molecular Ecology 11(12): 2467-2474. Heath, D.D., C.A. Bryden and J.M. Shrimpton (2002). "Relationships between Heterozygosity, Allelic Distance (D²), and Reproductive Traits in Chinook Salmon, Oncorhyncus Tshawytscha." Canadian Journal of Fish and Aquatic Science 59: 77-84. Hedrick, P.W. (1994). "Purging Inbreeding Depression and the Probability of Extinction: Full-Sib Mating." Heredity 73(4): 363-372. Hedrick, P.W. (2001). "Conservation Genetics: Where Are We Now?" Trends in Ecology & Evolution 16(11): 629-636. Hedrick, P.W., R. Frederickson and H. Ellegren (2001). "Evaluation of D², a Microsatellite Measure of Inbreeding and Outbreeding, in Wolves with a Known Pedigree. ." Evolution 55: 1256-1260.


Pagina | 72

Referenties Hedrick, P.W. and S.T. Kalinowski (2000). "Inbreeding Depression in Conservation Biology." Annual Review of Ecology and Systematics 31: 139-162. Heij, K. (2006). "De Huismus Passer Domesticus: Achteruitgang, Vermoedelijke Oorzaken En Oproep." Vogeljaar 54(5): 195-207. Hole, D.G., M.J. Whittingham, R.B. Bradbury, G.Q.A. Anderson, P.L.M. Lee, J.D. Wilson and J.R. Krebs (2002). "Agriculture: Widespread Local House-Sparrow Extinctions." Nature 418(6901): 931-932. Hosken, D.J., B. W.U. and P.I. Ward (2000). "Developmental Stability in Yellow Dung Flies (Scathophaga Stercoraria): Fluctuating Asymmetry, Heterozygosity and Environmental Stress." J Evol Biol 13: 919-926. Jensen, H., E.M. Bremset, T.H. Ringsby and B.E. S'Ther (2007). "Multilocus Heterozygosity and Inbreeding Depression in an Insular House Sparrow Metapopulation." Molecular Ecology 16(19): 4066-4078. Jiménez, J.A., K.A. Hughes, G. Alaks, L. Graham and L. R.C. (1994). "An Experimental Study of Inbreeding Depression in a Natural Habitat." Science 266: 271-273. Kark, S., U.N. Safriel, C. Tabarroni and E. Randi (2001). "Relationship between Heterozygosity and Asymmetry: A Test across the Distribution Range." Heredity 86(2): 119-127. Keller, L.F. and D.M. Waller (2002). "Inbreeding Effects in Wild Populations." Trends in Ecology & Evolution 17(5): 230-241. Klingenberg, C.P. (2003). A Developmental Perspective on Developmental Instability: Theory, Models and Mechanisms. Developmental Instability: Causes and Consequences. M. Polak. New York, Oxford University Press: 14–34. Klingenberg, C.P. and G.S. McIntyre (1998). "Geometric Morphometrics of Developmental Instability: Analyzing Patterns of Fluctuating Asymmetry with Procrustes Methods." Evolution 52: 1363-1375. Klingenberg, C.P. and H.F. Nijhout (1999). "Genetics of Fluctuating Asymmetry: A Developmental Model of Developmental Instability." Evolution 53(2): 358-375. Knierim, U., S. Van Dongen, B. Forkman, F.A.M. Tuyttens, M. Spinka, J.L. Campo and G.E. Weissengruber (2007). "Fluctuating Asymmetry as an Animal Welfare Indicator - a Review of Methodology and Validity." Physiology & Behavior 92: 398-421. Lacy, R.C. (1987). "Loss of Genetic Diversity from Managed Populations: Interacting Effects of Drift, Mutation, Immigration, Selection, and Population Subdivision." Conservation Biology 1(2): 143. Lacy, R.C. (1997). "Importance of Genetic Variation to the Viability of Mammalian Populations." Journal of Mammalogy 78(2): 320. Lacy, R.C., A. Petric and M. Warneke (1993). Inbreeding and Outbreeding in Captive Populations of Wild Animals. The Natural History of Inbreeding and Outbreeding: Theoretical and Empirical Perspectives. N. W. Thornhill. Chicago, University of Chicago Press: 352-374. Lande, R. (1988). "Genetics and Demography in Biological Conservation." Science 241: 1455-1460. Lande, R. (1998). "Risk of Population Extinction from Fixation of Deleterious and Reverse Mutations." Genetica 102-103(0): 21-27. Leamy, L.J., M.J. Doster and Y.M. Huet-Hudson (1999). "Effects of Methoxychlor on Directional and Fluctuating Asymmetry of Mandible Characters in Mice." Ecotoxicology 8(2): 63-71.


Pagina | 73

Referenties Leamy, L.J. and C.P. Klingenberg (2005). "The Genetics and Evolution of Fluctuating Asymmetry." Annual Review of Ecology Evolution and Systematics 36: 1-21. Leary, R.F. and F.W. Allendorf (1984). "Superior Developmental Stability of Heterozygotes at Enzyme Loci in Salmonid Fishes." American Naturalist 124(4): 540-551. Leary, R.F. and F.W. Allendorf (1989). "Fluctuating Asymmetry as an Indicator of Stress - Implications for Conservation Biology." Trends in Ecology & Evolution 4(7): 214-217. Lens, L. and S. Van Dongen (2000). "Fluctuating and Directional Asymmetry in Natural Bird Populations Exposed to Different Levels of Habitat Disturbance, as Revealed by Mixture Analysis." Ecology Letters 3(6): 516-522. Lens, L., S. Van Dongen, P. Galbusera, T. Schenck, E. Matthysen and T. Van de Casteele (2000). "Developmental Instability and Inbreeding in Natural Bird Populations Exposed to Different Levels of Habitat Disturbance." Journal of Evolutionary Biology 13(6): 889-896. Lens, L., S. Van Dongen, S. Kark and E. Matthysen (2002). "Fluctuating Asymmetry as an Indicator of Fitness: Can We Bridge the Gap between Studies?" Biological Reviews 77(1): 27-38. Lerner, I.M. (1954). Genetic Homeostasis. Edinburgh, Oliver & Boyd. Livshits, G. and P.E. Smouse (1993). "Multivariate Fluctuating Asymmetry in Israeli Adults." Human Biology 65(4): 547-578. Luikart, G., K. Pilgrim, J. Visty, V.O. Ezenwa and M.K. Schwartz (2008). "Candidate Gene Microsatellite Variation Is Associated with Parasitism in Wild Bighorn Sheep." Biology Letters 4(2): 228-231. Lynch, M., J. Conery and R. Burger (1995). "Mutation Accumulation and the Extinction of Small Populations." The American Naturalist 146(4): 489. MacLeod, R., P. Barnett, J. Clark and W. Cresswell (2006). "Mass-Dependent Predation Risk as a Mechanism for House Sparrow Declines?" Biology Letters 2(1): 43-46. Malo, A.F. and T. Coulson (2009). "Heterozygosity-Fitness Correlations and Associative Overdominance: New Detection Method and Proof of Principle in the Iberian Wild Boar. ." Mol Ecol 18: 2741-2742. Markert, J., P. Grant and B. Grant (2004). "Neutral Locus Heterozygosity, Inbreeding, and Survival in Darwin's Ground Finches (Geospiza Fortis and G. Scandens)." Heredity 92: 306-315. Markow, T.A. (1995). "Evolutionary Ecology and Developmental Instability." Annual Review of Entomology 40(1): 105-120. Marr, A.B., P. Arcese, W.M. Hochachka, J.M. Reid and L.F. Keller (2006). "Interactive Effects of Environmental Stress and Inbreeding on Reproductive Traits in a Wild Bird Population." Journal of Animal Ecology 75(6): 1406-1415. Martin-Galvez, D., J.J. Soler, J.G. Martinez, A.P. Krupa, M. Richard, M. Soler, A.P. Møller and T. Burke (2006). "A Quantitative Trait Locus for Recognition of Foreign Eggs in the Host of a Brood Parasite." Journal of Evolutionary Biology 19: 543-550. McKenzie, J. and K. O'Farrell (1993). "Modification of Developmental Instability and Fitness: Malathion-Resistance in the Australian Sheep Blowfly,Lucilia Cuprina." Genetica 89(1): 67-76. McKenzie, J.A. (1997). "Stress and Asymmetry During Arrested Development of the Australian Sheep Blowfly." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 264(1389): 17491756.


Pagina | 74

Referenties McNeely, J.A., K.R. Miller, W.V. Reid, R.A. Mittermeier and T.B. Werner (1990). "Conserving the World's Biological Diversity." IUCN Gland, Switzerland. Mitton, J.B. (1993). "Enzyme Heterozygosity, Metabolism, and Developmental Stability." Genetica 89(1): 47-65. Møller, A.P. (1994). "Sexual Selection in the Barn Swallow (Hirundo-Rustica). 4. Patterns of Fluctuating Asymmetry and Selection against Asymmetry." Evolution 48(3): 658-670. Møller, A.P. and J.P. Swaddle (1997). Asymmetry, Developmental Stability and Evolution. Oxford, Oxford University Press. Møller, A.P. and R. Thornhill (1997). "A Meta-Analysis of the Heritability of Developmental Stability." Journal of Evolutionary Biology 10(1): 1-16. Moreno-Rueda, G. (2003). "The Capacity to Escape from Predators in Passer Domesticus: An Experimental Study." Journal of Ornithology 144: 438-444. Moreno-Rueda, G. (2006). "Sexual Size Dimorphism and Assortative Mating for Morphological Traits in Passer Domesticus." Journal of Ethology 24(3): 227-230. National Institutes of Health (NIH) (2010). Image J - Image Processing and Analysis in Java (1.43). Available from http://rsb.info.nih.gov/ij/. Neumann, K. and J.H. Wetton (1996). "Highly Polymorphic Microsatellites in the House Sparrow Passer Domesticus." Molecular Ecology 5(2): 307-309. Newman, D. and D. Pilson (1997). "Increased Probability of Extinction Due to Decreased Genetic Effective Population Size: Experimental Populations of Clarkia Pulchella." Evolution 51(2): 354-362. O'Grady, J.J., B.W. Brook, D.H. Reed, J.D. Ballou, D.W. Tonkyn and R. Frankham (2006). "Realistic Levels of Inbreeding Depression Strongly Affect Extinction Risk in Wild Populations." Biological Conservation 133(1): 42-51. Palmer, A.R. (1996). "Waltzing with Asymmetry." Bioscience 46(7): 518-532. Palmer, A.R. and C. Strobeck (1986). "Fluctuating Asymmetry: Measurement, Analysis, Patterns." Annual Review of Ecology and Systematics 17: 391-421. Palmer, A.R. and C. Strobeck (1992). "Flucutating Asymmetry as a Measure of Developmental Stability: Implications of Non-Normal Distributions and Power of Statistical Tests." Acta Zoologica Fennica 191: 57-72. Pamilo, P. and S. Palsson (1998). "Associative Overdominance, Heterozygosity and Fitness." Heredity 81: 381-389. Pemberton, J. (2004). "Measuring Inbreeding Depression in the Wild: The Old Ways Are the Best." Trends in Ecology & Evolution 19(12): 613-615. Pertoldi, C., R. Bijlsma and V. Loeschcke (2007). "Conservation Genetics in a Globally Changing Environment: Present Problems, Paradoxes and Future Challenges." Biodiversity and Conservation 16(14): 4147-4163. Pertoldi, C., T.N. Kristensen, D.H. Andersen and V. Loeschcke (2006). "Developmental Instability as an Estimator of Genetic Stress." Heredity 96(2): 122-127. Polak, M., A.P. Møller, S.W. Gangestad, D.E. Kroeger, J. Manning and R. Thornhill (2003). Does an Individual Asymmetry Parameter Exist? A Meta-Analysis. Developmental Instability: Causes and Consequences. . M. Polak. New York, Oxford University Press.


Pagina | 75

Referenties Queitsch, C., T.A. Sangster and S. Lindquist (2002). "Hsp90 as a Capacitor of Phenotypic Variation." Nature 417(6889): 618-624. R Development Core Team (2010). R: A Language and Environment for Statistical Computing. (2.11.1). R Development Core Team, Vienna, Austria. Available from http://www.r-project.org/. Reed, D.H. (2005). "Relationship between Population Size and Fitness." Conservation Biology 19(2): 563-568. Reed, D.H. and R. Frankham (2003). "Correlation between Fitness and Genetic Diversity." Conservation Biology 17: 230-237. Reznick, D.N. and C.K. Ghalambor (2001). "The Population Ecology of Contemporary Adaptations: What Empirical Studies Reveal About the Conditions That Promote Adaptive Evolution." Genetica 112-113(1): 183-198. Ritland, K. (1996). "Estimators for Pairwise Relatedness and Individual Inbreeding Coefficients." Genetics Research 67(2): 175-185. Robinson, R.A., G.M. Siriwardena and H.Q.P. Crick (2005). "Size and Trends of the House Sparrow Passer Domesticus Population in Great Britain." Ibis 147(3): 552-562. Roldan, E.R.S., J. Cassinello, T. Abaigar and M. Gomendio (1998). "Inbreeding, Fluctuating Asymmetry, and Ejaculate Quality in an Endangered Ungulate." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 265(1392): 243-248. Ross, K.G. and J.L. Robertson (1990). "Developmental Stability, Heterozygosity, and Fitness in Two Introduced Fire Ants (Solenopsis Invicta and S. Richteri) and Their Hybrid." Heredity 64(1): 93-103. Rutherford, S.L. (2003). "Between Genotype and Phenotype: Protein Chaperones and Evolvability." Nat Rev Genet 4(4): 263-274. Rutherford, S.L. and S. Lindquist (1998). "Hsp90 as a Capacitor for Morphological Evolution." Nature 396(6709): 336-342. Saccheri, I., M. Kuussaari, M. Kankare, P. Vikman, W. Fortelius and I. Hanski (1998). "Inbreeding and Extinction in a Butterfly Metapopulation." Nature 392(6675): 491-494. SAS Institute Inc. (2008). Sas - Statistical Analysis Software (9.2). Available from http://www.sas.com/. Shaw, L.M. and D. Chamberlain (2000). "The House Sparrow Passer Domesticus in Urban Areas: Reviewing a Possible Link between Post-Decline Distribution and Human Socioeconomic Status." Journal of Ornithology 149(3): 293-299. Siikämaki, P. and A. Lammi (1998). "Fluctuating Asymmetry in Central and Marginal Populations of Lychnis Viscaria in Relation to Genetic and Environmental Factors." Evolution 52(5): 1285-1292. Slate, J., P. David, K.G. Dodds, B.A. Veenvliet, B.C. Glass, T.E. Broad and J.C. McEwan (2004). "Understanding the Relationship between the Inbreeding Coefficient and Multilocus Heterozygosity: Theoretical Expectations and Empirical Data." Heredity 93(3): 255-265. Slate, J., L.E.B. Kruuk, T.C. Marshall, J.M. Pemberton and T.H. Clutton-Brock (2000). "Inbreeding Depression Influences Lifetime Breeding Success in a Wild Population of Red Deer (Cervus Elaphus)." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 267(1453): 1657-1662. Spielman, D., B.W. Brook and R. Frankham (2004). "Most Species Are Not Driven to Extinction before Genetic Factors Impact Them." Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101(42): 15261-15264. Onderzoek naar de relatie tussen ontwikkelingsinstabiliteit en genetische variatie

Pagina | 76

Referenties Spottiswoode, C. and A.P. Møller (2003). "Genetic Similarity and Hatching Succes in Birds." Proceedings of the Royal Society of London: Series B: Biological Sciences 271: 267-272. Summers-Smith, J.D. (2003). "The Decline of the House Sparrow: A Review." British Birds 96: 439-446. Swaddle, J.P., M.S. Witter, I.C. Cuthill, A. Budden and P. McCowen (1996). "Plumage Condition Affects Flight Performance in Common Starlings: Implications for Developmental Homeostasis, Abrasion and Moult." Journal of Avian Biology 27: 103-111. Szulkin, M., N. Bierne and P. David (2010). "Heterozygosity-Fitness Correlations: A Time for Reappraisal." Evolution 64(5): 1202-1217. Thornhill, R. and P. Sauer (1992). "Genetic Sire Effects on the Fighting Ability of Sons and Daughters and Mating Success of Sons in a Scorpionfly." Animal Behaviour 43(2): 255-264. Tsitrone, A., F. Rousset and P. David (2001). "Heterosis, Marker Mutational Processes and Population Inbreeding History." Genetics 159: 1845-1859. Tuinstra, E.J., G. Dejong and W. Scharloo (1990). "Lack of Response to Family Selection for Directional Asymmetry in Drosophila-Melanogaster - Left and Right Are Not Distinguished in Development." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 241(1301): 146-152. Van Dongen, S. (1998). "How Repeatable Is the Estimation of Developmental Stability by Fluctuating Asymmetry?" Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 265: 14231427. Van Dongen, S. (1999). "Accuracy and Power in Fluctuating Asymmetry Studies: Effects of Sample Size and Number of within-Subject Repeats." Journal of Evolutionary Biology 12(3): 547-550. Van Dongen, S. (2000). "Unbiased Estimation of Individual Asymmetry." Journal of Evolutionary Biology 13(1): 107-112. Van Dongen, S. (2006). "Fluctuating Asymmetry and Developmental Instability in Evolutionary Biology: Past, Present and Future." Journal of Evolutionary Biology 19(6): 1727-1743. Van Dongen, S., L. Lens and G. Molenberghs (1999a). "Mixture Analysis of Asymmetry: Modelling Directional Asymmetry, Antisymmetry and Heterogeneity in Fluctuating Asymmetry." Ecology Letters 2(6): 387-396. Van Dongen, S., G. Molenberghs and E. Matthysen (1999b). "The Statistical Analysis of Fluctuating Asymmetry: Reml Estimation of a Mixed Regression Model." Journal of Evolutionary Biology 12(1): 94-102. Vilas, C., E.S. Miguel, R. Amaro and C. Garcia (2006). "Relative Contribution of Inbreeding Depression and Eroded Adaptive Diversity to Extinction Risk in Small Populations of Shore Campion." Conservation Biology 20(1): 229-238. Vincent, K.E. (2005). Investigating the Causes of the Decline of the Urban House Sparrow Passer Domesticus Population in Britain Leicester, De Montfort University: 303. Vogelbescherming Vlaanderen (2010). "Mussenwerkgroep Vlaanderen - De Huismus." Retrieved July 7th, 2010, from http://www.mussenwerkgroep.be/. Vøllestad, L.A., K. Hindar and A.P. Moller (1999). "A Meta-Analysis of Fluctuating Asymmetry in Relation to Heterozygosity." Heredity 83(2): 206-218. Walsh, P.S., D.A. Metzger and R. Higuchi (1991). "Chelex 100 as a Medium for Simple Extraction of DNA for Pcr-Based Typing from Forensic Material." Biotechniques 10(4): 506-513.


Pagina | 77

Referenties Watson, P.J. and R. Thornhill (1994). "Fluctuating Asymmetry and Sexual Selection." Trends Ecol Evol 9: 21-25. Widemo, F. and S.A. Saether (1999). "Beauty Is in the Eye of the Beholder: Causes and Consequences of Variation in Mating Preferences." Trends Ecol Evol 14: 26-31. Wikipedia (2010). "House Sparrow." Retrieved June 10th, 2010, from http://en.wikipedia.org/wiki/House_Sparrow. Woolf, C.M. (1993). "Does Homozygosity Contribute to the Asymmetry of Common White Leg Markings in the Arabian Horse?" Genetica 89(1-3): 25-34. Zachos, F.E., G.B. Hartl and F. Suchentrunk (2007). "Fluctuating Asymmetry and Genetic Variability in the Roe Deer (Capreolus Capreolus): A Test of the Developmental Stability Hypothesis in Mammals Using Neutral Molecular Markers." Heredity 98(6): 392-400.


Pagina | 78

EMPIRISCH ONDERZOEK NAAR DE RELATIE TUSSEN

Recommend Documents