Wennen aan hittestress helpt tegen zwaar metaal

Kleine waterorganismen genaamd raderdiertjes blijken na hun aanpassing aan stijgende temperaturen ook beter bestand te zijn tegen kopervervuiling. Opvallend genoeg geldt dat andersom niet. Een evolutie-experiment geleid door het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) laat dit vandaag zien in het tijdschrift Global Change Biology. “Inzicht in zulke erfelijke langetermijngevolgen van stress is cruciaal voor goed onderbouwd milieubeheer en natuurherstel.”

De wereld kent vele vormen van stress voor dieren. Neem het leven in ons zoete water. Dat staat in toenemende mate onder druk door een brede waaier van door de mens veroorzaakte stress. Bijvoorbeeld door klimaatverandering en verschillende vormen van vervuiling. Hoe kunnen dieren zich voldoende aanpassen aan alles? Met een sterk veranderend klimaat is het cruciaal om de impact daarvan op andere uitdagingen te begrijpen, en omgekeerd.

Stress + stress = ?

“Sommige organismen hebben een opzienbarend vermogen om zich snel genetisch aan veranderende levensomstandigheden aan te passen. Dit kan verrassende gevolgen hebben,” zegt waterecoloog Steven Declerck van het NIOO. Hij leidde het onderzoek van NIOO, Wageningen Universiteit en KU Leuven. “Zo kan een beter vermogen om met een bepaald soort stress om te gaan beïnvloeden hoe gevoelig organismen worden voor andere stress-factoren. Aanpassing kan in sommige gevallen leiden tot een verhoogde weerbaarheid voor andere stress, maar in andere gevallen juist tot toegenomen gevoeligheid.”

Kosten koper

Het is een piepklein diertje van nog geen millimeter groot dat leeft in zoet water: het raderdiertje. Toch speelt het een hoofdrol in het onderzoek. In een evolutie-experiment leefden populaties raderdiertjes enkele maanden lang met ofwel steeds meer hitte ofwel meer koper. Hittegolven komen door klimaatverandering steeds meer voor en koper kan giftig zijn voor zoetwaterleven. “Hoewel de kopervervuiling in Europa de laatste decennia is teruggedrongen, vormt het op veel andere plaatsen in de wereld nog een reële bedreiging.” Via industrieel en huishoudelijk afvalwater, mijnbouw en pesticides komt het in de natuur terecht.

Experimentele evolutie

Stress-gedreven evolutie live volgen in het lab, dat is wat de onderzoekers deden. En wat zijn de ecologische gevolgen? Het onderzoek startte met populaties die ieder uit 50 verschillende klonen raderdiertjes bestonden. Die klonen gingen zich seksueel met elkaar voortplanten en de populaties bleken zich binnen korte tijd genetisch aan de stress aan te passen. Aan het eind kregen de populaties alle situaties voorgeschoteld in een zogenaamd common garden-experiment. Declerck: “Opmerkelijk daarbij is dat populaties aangepast aan hitte ongevoelig werden voor vergiftiging door koper, terwijl aanpassing aan koper geen verhoogde tolerantie voor hitte met zich meebracht.”

Breder fenomeen

Wat kunnen we met de conclusies? “Ons onderzoek laat zien dat periodes met hoge temperaturen populaties veerkrachtiger kunnen maken tegen lokale vervuiling,” legt Declerck uit. Dat is goed nieuws. Dat heeft waarschijnlijk te maken met het aankweken van algemene manieren om met stress om te gaan. Maar raderdiertjes die zich aanpassen aan vervuiling blijken niet beter bestand tegen hitte helaas. Daar zijn meer gespecialiseerde ‘ontgiftingseigenschappen’ voor nodig die beperkt in plaats van breed bescherming bieden tegen stress. “Het is voor milieubeheer en natuurbehoud belangrijk om nu verder te onderzoeken hoe algemeen dit fenomeen is. Dat betekent: naar andere combinaties van soorten stress en organismen kijken.”

Het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) is met ruim 200 medewerkers en studenten een van de grootste onderzoeksinstituten van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW). Het is gespecialiseerd in de ecologie van het water en het land: hoe werkt de natuur? Biodiversiteit, klimaatverandering en het duurzaam gebruik van land en water zijn de belangrijke thema’s waarvoor de onderzoekers hun ecologische expertise inzetten. Sinds 2011 is het NIOO gevestigd in een duurzaam gebouwd onderzoekspand in Wageningen. De historie van het onderzoek gaat meer dan 70 jaar terug en loopt door ons hele land, en ver daarbuiten. 

Voor meer informatie:

• Onderzoeker Prof. dr. Steven Declerck, afdeling Aquatische Ecologie, Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW), tel. 0317-473400, s.declerck@nioo.knaw.nl
• Hoofd wetenschapscommunicatie Froukje Rienks, Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW), tel. 06-10487481 / 0317-473590, f.rienks@nioo.knaw.nl

Wetenschappelijk artikel: Asymmetric micro-evolutionary responses in a warming world: heat-driven adaptation enhances metal tolerance in a planktonic rotifer, but not vice versa, Shuwen Han, Paul J. van den Brink & Steven A.J. Declerck, Global Change Biology, 17 juli 2025