Zo’n tien jaar geleden leidde dit bij het hoogheemraadschap van Rijnland in samenwerking met Sportvisserij Nederland tot nader onderzoek van deze populatie. Zowel de grootte van de populatie als het gedrag van de meerval is bestudeerd. Verder is er genetisch onderzoek uitgevoerd. Met microsatelliet markers is daarbij op 10 plekjes in het genoom van de meervallen gekeken naar de genetische variatie. Hierdoor konden er een aantal belangwekkende conclusies worden getrokken.
Zeker was dat de populatie in de Westeinderplassen genetisch verschilde met die van de meervallen van de grote rivieren, en bleek de genetische diversiteit een stuk beperkter. De populatie leek echter ook uit twee verschillende groepen te bestaan. Mogelijk het gevolg van migratie van elders of van lokale uitzettingen.
Hoewel deze studie veel informatie gaf, bleven een aantal belangrijke vragen onbeantwoord. Met name de unieke aard van de Westeinderplassen-populatie was moeilijk te duiden. Verder was het onmogelijk om het bestaan van twee genetisch verschillende groepen nader te verklaren. Ook het aspect van lokale inteelt in de zeer kleine Westeinderplassen-populatie bleef grotendeels onbeantwoord.
Meerval in de Westeinderplassen vervaagt.
Ontrafelen van genoomvariatie met DNA sequencing
In de 10 jaar sinds het laatste onderzoek kwamen er vanuit sportvissers en lokale beroepsvissers steeds meer signalen dat de meerval populatie in de Westeinderplassen niet alleen in omvang zou zijn toegenomen, maar dat deze vis zich ook zou hebben verspreid over de Rijnlandse boezem en de aangrenzende polderwateren. Reden voor het hoogheemraadschap en Sportvisserij Nederland om, samen met de Wageningen Universiteit, een nieuw onderzoek naar deze bijzondere populatie te verrichten.
Het doel van deze studie was niet alleen te bepalen hoe sterk de populatie was toegenomen, maar ook om te onderzoeken of in de afgelopen tien jaar er een verdere verandering in de populatie had plaatsgevonden. Al snel werd duidelijk dat het aantal meervallen fors was toegenomen en dat aanvullend genetisch onderzoek nodig was om uit te wijzen of dit kwam door uitbreiding van de populatie vanuit de Westeinderplassen zelf of door inmenging van exemplaren van buitenaf.
Voor de beantwoording van deze vragen bleek echter een diepgaander genetisch onderzoek nodig. Met nieuwe DNA sequentie technieken, zoals Nanopore Sequencing kan van een individu de totale genetische variatie worden gekarakteriseerd. Hiermee kan dus mogelijk meer inzicht worden gekregen over de meerval populatie van de Westeinderplassen.
Schematische weergave van Oxford Nanopore DNA secuencing. Het DNA molecuul wordt door een klein gaatje getrokken waarbij de verschillen in stroomsterkte over het membraam wordt omgezet in de volgorde van A, C, G en T in het molecuul. (Figure source: https://doi.org/10.7875/togopic.2020.01)
Puzzel met heel veel stukjes
Het genoom van de meerval telt zo’n 800 miljoen DNA basen, verdeeld over 30 chromosomen. Het DNA, uit een stukje van de vin van een meerval, wordt na een kleine bewerking door een klein gaatje een nanopore in een membraan getrokken. Het DNA molecuul beïnvloed de elektrische stroom door het gaatje en de verandering van dit signaal kan vervolgens worden omgezet in de volgorde van DNA basen: A, C, G of T (zie Box1).
Van een meerval is het genoom heel gedetailleerd in kaart gebracht. Dit als blauwdruk om de rest van de vissen mee te vergelijken. Deze vis was 148 centimeter en daarmee oud genoeg om een vertegenwoordiger van de relictpopulatie te kunnen zijn. Het is bekend dat grote meervallen tientallen jaren oud kunnen worden. Het dier kreeg van ons de code-naam Sigl001 – ofwel Silurus glanis nummer1.
In totaal is van 43 meervallen uit de Westeinderplassen de genetische variatie onderzocht. Helaas bleek het niet mogelijk binnen de beschikbare tijd en middelen om nog andere gebieden te bemonsteren. Een handicap, maar ook een uitdaging waar uiteindelijk de kracht van genoom sequencing aan het licht kwam.
De meervalpopulatie in de Westeinderplassen breidt zich snel uit naar de polderwateren., De vraag is welke meervallen het betreft.
Buitengewoon weinig variatie
De DNA sequentiedata brengt heel gedetailleerd in kaart hoe verschillende stukjes chromosoom overerven naar eenvolgende generatie (Box 2). Zo kunnen hiermee recentehybridisatie gebeurtenissen (genetische vermenging en versmelting) in detail worden aangetoond. Maar het is daarmee ook mogelijk om in absolute zin de variatie te bepalen en daarmee uitspraken te doen over mogelijke inteelt. Met dit type informatie kunnen grotere biogeografische vergelijkingen worden gemaakt. Op basis hiervan kan inzichtelijk worden gemaakt hoe uniek de Westeinderplassen-populatie is.
Uit de analyse van het eerste dier, Sigl001, bleek meteen al een redelijk onthutsend feit: dit dier had vrijwel geen variatie!
De verdere analyse van de complete genoom data van de overige 42 meervallen liet zien dat dit bij nog vier dieren het geval was. Deze vijf meervallen waren enorm aan elkaar verwant en eigenlijk dus nauwelijks van elkaar te onderscheiden.
Daar alle vijf dieren ook nog behoorlijk groot en op leeftijd waren, kon de conclusie nauwelijks een andere zijn dan dat deze vijf dieren de oorspronkelijke relictpopulatie vertegenwoordigen.
Voor de relicten zit tussen de twee kopieën van het genoom maar weinig variatie. In de geïntroduceerde dieren is deze variatie veel groter. Dit is schematisch aangegeven met de streepjes op de chromosomen.
Ontrafelen van hybridisatie
De overige meervallen bleken - op een na - allemaal hybriden te zijn. Maar hoe ziet de oorsprong er dan uit? Gelukkig bleek er een vis te zijn die geen enkele relict-oorsprong had. Deze vis, codenaam Sigl010, had bovendien een uitzonderlijk kenmerk: het was met 178 centimeter verreweg de grootste van alle meervallen. Opvallend veel groter dan gebruikelijk voor meervallen op de Westeinderplassen.
De overgrote meerderheid van de huidige meervalpopulatie bleek al gehybridiseerd.
Maar liefst 60 procent van de onderzochte dieren bleken hybriden te zijn tussen de relicten en mogelijk de vis Sigl010, of een nauwe verwant hiervan. Daarnaast werden er ook terugkruisingen van hybriden met relicten, en kruisingen tussen de eerste generatie hybriden onderling aangetoond.
Na kruising van een relict met een migrant (F1) verdwijnt de inteelt-signatuur. De verschillen zijn het resultaat van de twee verschillende oorsprongen. Op DNA sequentie niveau is de herkomst van elk van de chromosomen exact te achterhalen.
Overerving via moeder
Naast de chromosoomvariatie was het mogelijk om uit de DNA sequentiedata ook nog een klein stukje genoom van buiten de celkern te kunnen reconstrueren, het zogenaamde mitochondriale genoom. Dit erft over via de lijn van de meervalmoedervis. Deze mitochondriën geven extra informatie over de biogeografische oorsprong van de dieren.
Hiermee kon onomstotelijk worden vastgesteld dat 26 procent van de vissen hybriden anders waren dan de eerdergenoemde 60 procent afstammelingen van Sigl010.
Deze vissen hebben mogelijk dus nog een andere oorsprong. Daarbij gaat het waarschijnlijk zelfs om twee of drie aanvullende oorsprongen. Hoewel deze contributie kleiner is – 26 tegen 60 procent van de 43 onderzochte meervallen – lijkt deze introductie ongeveer even recent: maximaal twee tot drie generaties.
Na een terugkruising (F2) met een relict, zal een nakomeling deels inteelt-signatuur vertonen, en deels een kruisings-signatuur.
Geen nieuwe generaties relicten
Vanuit het aspect van natuurbeheer zijn er een aantal belangwekkende boodschappen te halen uit de genoomanalyse van deze meervalpopulatie. De meest onthutsende is wel dat er geen enkele jonge compleet originele relictmeerval meer is aangetroffen. Tegelijkertijd hebben de relicten wel prima meegedaan aan de huidige generatie jongere meervallen, want 86 procent bleek een hybride te zijn. Daarnaast bleken er ook geen kleine dieren met een genoom van buiten te zijn.
Kortom, de hybriden hebben het meer dan uitstekend gedaan en zijn zich ook gaan voortplanten. Dit blijken zowel nakomelingen van de kruisingen onderling, als van de kruisingen met de relicten.
Negatieve effecten van inteelt
De aangetroffen vissen uit de relictpopulatie laten een zeer beperkte genetische variatie zien. Dit is waarschijnlijk het gevolg van een al langer bestaande geïsoleerde kleine populatie volwassen dieren. Op de Westeinderplassen leven mogelijk niet meer dan enkele honderden volwassen meervallen, en de grootste dieren dragen onevenredig bij aan de productie van nakomelingen. In de loop van honderden jaren, dus vele tientallen generaties, kan zo een geleidelijke erosie (vermindering) van genetische variatie plaatsvinden.
Vanuit de genetische theorie is het echter ook waarschijnlijk dat er een effect van inteelt en bijbehorende verminderde vitaliteit een rol speelt. Dit is moeilijk hard te maken. Wel is het opmerkelijk dat het voorplantingssucces van de hybriden zoveel groter is dan die van de oorspronkelijke dieren. Tevens is het opmerkelijk dat de aantallen meervallen in de Westeinderplassen sterk gestegen zijn in de afgelopen jaren. Mogelijk heeft de relictpopulatie lokaal selectie ondergaan voor langzamere groei en daarbij behorende lagere vruchtbaarheid, bijvoorbeeld door het produceren van minder eitjes.
Segmentvariatie in de genoomverdeling van vier dieren uit de Westeinderplassen, op basis van de DNA sequentie techniek. De dieren vertonen signaturen van inteelt en uitkruising zoals beschreven in figuur 2a, b en c.
Onbedoeld herstel van genetische diversiteit
De negatieve gevolgen van inteelt laten zich vooral zien wanneer dieren in directe competitie gaan met soortgenoten. Soortgenoten die mogelijk genetisch vitaler zijn (hybriden ten opzichte van relictindividuen) bezitten wellicht ook nog andere eigenschappen, zoals een snellere groei. In de hybriden is het inteelt probleem direct opgelost. Defecte genen worden dan gecompenseerd door een goede kopie afkomstig van een ouder van elders.
Dat is waarschijnlijk het geval bij de meervalpopulatie van de Westeinderplassen: de hybriden lijken het meer dan uitstekend te doen. In de genetica van populatiebehoud wordt dit principe soms bewust toegepast: een inteeltpopulatie kan worden ‘gered’ door te kruisen met een andere populatie. In gevallen waarin deze ‘genetic rescue’ is toegepast doen de hybriden het beter dan beide ouderpopulaties. Dit effect van ‘hybrid vigor’, verlost de nakomelingen van inteelt in de ouderpopulatie.
Uitdoven relictpopulatie
Het onderzoek toont aan dat de relictpopulatie uit de Westeinderplassen echt zeer uniek was. Mogelijk vertegenwoordigt deze populatie zelfs relict uit de ijstijd. In de rest van West-Europa is dit relict uitgestorven. De analyse laat zien dat er op dit moment nog een beperkt aantal oorspronkelijke relictdieren rondzwemmen. En onze analyse laat ook zien dat er enkel aanwas lijkt te zijn van hybriden.
Dit heeft als consequentie dat de oorspronkelijke relictpopulatie op termijn zal gaan uitsterven. Het kan nog tientallen jaren duren voor de laatste relicten zijn verdwenen, meervallen kunnen namelijk zeer oud worden. Met de genetische informatie die nu voorhanden is kan met DNA markers het verloop van dit proces routinematig worden gevolgd.
Beroepsvisser Theo Rekelhof leverde een belangrijke bijdrage aan het onderzoek naar meervalpopulatie in de Westeinderplassen.
Verborgen genetische herkomst
Zonder gericht populatiebeheer zullen de relicten uitsterven. Maar toch niet helemaal. De relicten zullen voortleven als een uniek onderdeel van het genoom in een nieuwe Westeinderplassenpopulatie, een vorm van mix van oud en nieuw. Met de beschikbare genetische tools wordt het wellicht mogelijk deze verborgen genetische herkomst een grotere kans te bieden om te blijven bestaan. Hiervoor in de plaats komt mogelijk een vitalere meervalpopulatie die een belangrijkere rol in het voedselweb zal gaan spelen van de Westeinderplassen en de gebieden eromheen.