Het was augustus 2017, een paar dagen voordat een catastrofale orkaan door de kleine Caribische eilandarchipel van Turken en Caicos zou vegen, en sommige bewoners waren hopeloos onvoorbereid. Terwijl eilandbewoners bezig waren huizen uit te rusten of het land uit te vliegen, misten veel van de endemische eilandhagedissen de evolutionaire karbonades om de komende zondvloed het hoofd te bieden.
Colin Donihue, een postdoctoraal lid van de National Science Foundation aan de Harvard University, en zijn collega's hadden net een studie afgerond waarin ze Turks- en Caicoseilanden filmden, vastlegden en maten in een poging om te zien of een geplande uitroeiing van invasieve zwarte ratten op de eilanden zouden enig effect hebben op het gedrag en de lichamen van de hagedissen.
Alles verliep volgens plan tot vier dagen nadat Donihue was vertrokken. Orkaan Irma raakte Turken en Caicos voordat ze naar het noordwesten trok om het vasteland van Florida te treffen, waarna het verwoestende spoor ongeveer twee weken later werd gevolgd door orkaan Maria, die verwoesting zou aanrichten op Puerto Rico en Dominica.
De onderzoeker maakte zich onmiddellijk zorgen over collega's die aan andere aspecten van het uitroeiingsproject voor ratten werkten. Maar nadat de aanvankelijke bedreigingen waren afgenomen, richtten zijn gedachten zich op de wetenschap - het onderzoek naar de hagedissen dat hij dagen eerder had gehouden, bood een zeldzame kans om niet alleen te bepalen wat de effecten van de stormen op de hagedissenpopulatie waren, maar welke eigenschappen best uitgeruste hagedissen om te overleven de storm.
"We realiseerden ons dat we ons in een unieke positie bevonden, nadat we deze hagedissen voor het laatst hadden gezien", zegt hij. Zes weken nadat Donihue was vertrokken, was hij terug op het eiland en herhaalde zijn metingen aan de hagedis.
De locatie van Pine Cay en Water Cay ten opzichte van de orkanen Irma en Maria. Op 8 september 2017 trof orkaan Irma rechtstreeks Turks- en Caicoseilanden (zwarte cirkel). Twee weken later, op 22 september, werd de archipel in West-Indië opnieuw getroffen, dit keer door orkaan Maria. (Donihue et al. Kaartgegevens: Google, © 2018 DigitalGlobe) Hij en zijn collega's ontdekten dat veel van de hagedissen de storm niet hebben overleefd, en degenen die dit waarschijnlijk hadden gedaan dankzij belangrijke verschillen in hun lichaamsverhoudingen.
Terwijl ander onderzoek heeft gekeken naar de effecten die orkanen hebben gehad op dieren zoals vogels, kikkers en primaten, hebben ze meestal te maken met de nasleep, omdat het voor onderzoekers moeilijk is om het pad van toekomstige stormen te voorspellen. Donihue zegt dat deze nieuwe studie, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature , een eerste blik is op de voor en na fysieke eigenschappen van een bevolking.
"Wat we hebben gedocumenteerd is een sterk geval van natuurlijke selectie als gevolg van orkaan, " zegt Donihue.
In beide reizen voerden ze het onderzoek uit door transecten door twee kleine eilanden in Turks en Caicos te lopen - Pine Cay en Water Cay. Ze zouden hagedissen langs deze paden vangen met lange palen uitgerust met slipknopen aan het einde. In de eerste reis brachten ze ongeveer 70 hagedissen terug naar het laboratorium en maten hun verschillende lichaamsdelen.
Anolis-hagedissen hebben gespecialiseerde toepads waarmee ze zich aan gladde oppervlakken kunnen vastklampen. De onderzoekers namen macro-foto's van de toepads en maten hun oppervlakte. Ze ontdekten dat de toepads van de overlevende hagedissen na de orkaan aanzienlijk groter waren dan die van daarvoor. (Colin Donihue) Op de terugreis zegt Donihue dat hij getuige was geweest van aanzienlijke verwoesting, zowel aan menselijke structuren als aan bomen en wildernis, met daken die huizen waren afgeblazen, bomen omvergeworpen en vegetatie ontdaan van de bladeren. De onderzoekers werkten aanzienlijk harder om voldoende hagedissen te vangen vanwege een relatief tekort aan de anolen, maar eindigden uiteindelijk met meer dan 90.
Gemiddeld vonden ze dat de overlevenden kleiner waren en verschillende fysieke kenmerken hadden.
De teenbeschermers op hun voorpoten waren ongeveer 9 procent groter, terwijl hun teenbeschermers ongeveer 6 procent groter waren. Donihue zegt dat grotere teenkussentjes van cruciaal belang zijn, omdat de gekko-achtige aanhangsels hen een betere grip op takken of bladeren mogelijk maken in het gezicht van orkaan-niveau wind.
De wetenschappers ontdekten dat de voorpoten van de overlevenden gemiddeld ongeveer 2 procent langer waren, maar ze waren verrast dat de achterpoten ongeveer 6 procent korter waren.
Om te ontdekken waarom, voerden ze nog een experiment uit op de gevangen anolen om hun overlevingsstrategieën te bekijken. Ze laten orkaan-niveau winden los met behulp van een bladblazer op anolen vangen op een houten baars vergelijkbaar met een boomtak. De hagedissen plaatsten eerst de zitstok tussen zichzelf en de wind en stroomden vervolgens hun lichaam om de minste blootstelling aan de kunstmatige storm te krijgen. Ze stopten hun armen dicht bij hun lichaam en stopten hun hoofd naar beneden, maar de onderzoekers merkten op dat hun achterpoten opvallend waren blootgesteld aan de volle kracht van de wind.
"Naarmate de windsnelheid meer en meer toenam, zouden deze achterpoten meer en meer wind vangen, een soort van zeilen, totdat uiteindelijk de achterpoten van de baars werden geblazen, " zegt Donihue.
(Geen hagedissen werden berokkend in dit experiment en ze werden allemaal vrijgegeven tot hun oorspronkelijke vangstpunt.)
De anoles bleven een tijdje hangen met hun voorpoten voordat ze werden weggeblazen en in een opgevulde muur erachter. "Geen hagedissen werden geschaad, iedereen werd teruggebracht naar zijn vangstpunt, " benadrukt Donihue, maar voegt eraan toe dat tijdens de werkelijke orkaan, hagedissen met grotere achterpoten waarschijnlijk naar zee zouden zijn geblazen.
Hij zegt dat het mogelijk is dat sommige hagedissen met deze eigenschappen tijdens de stormen in Pine- en Water-cays zijn geblazen, maar het is onwaarschijnlijk. "Dit is een natuurlijke selectie in actie", zegt hij.
Stilstaande beelden met gedrag van de hagedis in gesimuleerde hoge windomstandigheden (Colin Donihue) Martha Muñoz, hoogleraar biologie aan het Virginia Polytechnic Institute en State University, die hagedissen en salamanders bestudeert, zegt dat de studie opwindend en "echt cool" is, omdat het een voorbeeld laat zien van evolutie die in real time plaatsvindt - iets dat de wetenschappelijke gemeenschap niet dacht mogelijk met gewervelde dieren totdat een studie gepubliceerd in 2006 liet zien hoe droogte de natuurlijke selectie tussen de vinken van Darwin zou kunnen beïnvloeden.
"Ik denk dat het ons begrip verrijkt van hoe organismen reageren en worden beïnvloed door hedendaagse selectieve druk, " zegt Muñoz, die niet betrokken was bij Donihue's studie.
Donihue zegt dat verder onderzoek moet worden gedaan om te zien of deze natuurlijke selectie zich zal uitstrekken tot de volgende generatie anoles van Turken en Caicos, maar Muñoz zou niet verbaasd zijn om een verbeterde vasthoudcapaciteit in de hagedissen te zien vooruitgaan.
"Evolutie schokt ons met hoe snel het kan zijn", zegt ze. "Je hebt maar één generatie nodig om de evolutie te observeren, zelfs bij gewervelde dieren."
Donihue gelooft dat het mogelijk is dat anoles hun grotere achterpoten kunnen herwinnen, omdat deze eigenschap hen in het dagelijks leven helpt te springen om roofdieren te vermijden of prooi te vangen.
"Ze zijn in deze constante feedback in hun omgeving, " zegt hij, eraan toevoegend dat degenen die zijn aangepast aan sommige omstandigheden anderen misschien niet kunnen overleven.
David Spiller, een projectwetenschapper aan de Universiteit van Californië, Davis, die betrokken was bij een onderzoek naar de effecten van orkanen Irene in 2011 en Sandy in 2012 op populatieniveaus van Cubaanse bruine anolen ( anolis sagrei ) op kleine eilanden in de Bahama's, zorgen dat klimaatverandering deze feedback negatief kan beïnvloeden als orkanen frequenter en in toenemende mate destructief worden zoals voorspeld.
"Als verstoringen nog frequenter worden, zullen soorten niet zo goed aangepast zijn aan hun omgeving, " zegt Spiller, die niet betrokken was bij het onderzoek van Donihue. "Het houdt ze uit evenwicht."
Muñoz is het ermee eens: "Wat als de eigenschappen waarmee je een grote impact kunt overleven in strijd zijn met de eigenschappen die om andere redenen normaal worden geselecteerd?"
