Van een handvol verstekelingen naar een populatie van ruim twee miljoen slangen: op het eiland Guam groeide de bruine nachtboomslang in enkele decennia uit tot een ecologische ramp. De reptielen roeiden vrijwel alle inheemse vogels uit, veroorzaken stroomstoringen en ontwrichten het ecosysteem. Toch houdt vooral één vraag biologen bezig: hoe kon een populatie die waarschijnlijk uit slechts één slangenpaar ontstond zó succesvol worden zonder te bezwijken aan de gevolgen van inteelt?
Hoe een paar slangen een eiland konden overnemen
De slangendichtheid op Guam is uitzonderlijk. Het eiland is ongeveer drie keer zo groot als Texel, maar herbergt zeker twee miljoen slangen. Oftewel: per vierkante kilometer leven er gemiddeld zo’n 3600 slangen. Op sommige locaties loopt dit aantal zelfs op tot zo’n 15.000 per vierkante kilometer.
Ooit was Guam een paradijs voor vogels, hagedissen en tropische planten, precies het soort habitat waar de bruine nachtboomslang goed in gedijt. Omdat Guam tot zijn komst volledig slangvrij was, waren er geen natuurlijke vijanden op het eiland aanwezig. Ook waren zijn prooien niet gewend aan de aanwezigheid van slangen, waardoor hij ze makkelijk kon vangen.
Het ecosysteem is door de introductie van de slang grotendeels verwoest. Van de twaalf endemische vogelsoorten zijn er al tien uitgestorven. De spinnenpopulatie is hierdoor ontploft, omdat ze niet langer als vogelvoer dienen.
Inheemse bomen hebben het juist zwaar. Zonder vogels die hun vruchten eten, belanden de rijpe vruchten op de grond, waar ze dikwijls wegrotten zonder dat hun zaden de kans krijgen te ontkiemen. Hierdoor ontstaan er gaten in het bos. In een gezond ecosysteem vechten bomen en planten om een plekje als ergens een gat ontstaat, bijvoorbeeld door een omgevallen boom. Maar nu er geen vogels meer zijn die de zaden verspreiden, valt er niets te ontkiemen.
Waarom de slangen zelfs de stroomvoorziening ontregelen
De slangen vormen ook een bedreiging voor de lokale infrastructuur op Guam. Op het eiland bevindt zich een grote Amerikaanse militaire basis en er wonen zo’n 170.000 mensen. Zij zitten honderden keren per jaar zonder stroom, omdat de slangen in elektrische palen klimmen en zo een brownout (verwijzing naar een black-out) veroorzaken.
Hun klimtechniek is uiterst bijzonder. Ze hebben een soort lasso-techniek ontwikkeld, die in 2021 door Amerikaanse onderzoekers op beeld is vastgelegd en beschreven in Current Biology. De slang wikkelt zich om een paal, haakt zijn staart om zijn kop en schuifelt omhoog, een beetje zoals een mens in een kokosboom klimt.
Het DNA van de slangen blijkt verrassend divers
Aangezien de populatie van twee miljoen afstamt van slechts één koppel (of een zwanger vrouwtje), zet dat biologen voor een raadsel. Normaal gesproken beperkt inteelt de aanpassingsmogelijkheden van een soort en remt het de groei van de populatie, maar de bruine nachtboomslang laat precies het tegenovergestelde zien.
Onderzoekers van de University at Buffalo (VS) en de U.S. Geological Survey publiceerden deze week een nieuw onderzoek in Science Advances, waarin zij pogen antwoord te geven op dit mysterie. Zij gebruikten de nieuwste technieken voor DNA-sequentie en zagen dat er maar liefst 19.000 variaties van het genoom van de slang bestaan.
Met andere woorden: er zijn 19.000 plekken in het genoom waar delen van het DNA afwijken. Zulke variaties ontstaan door duplicaties, deleties (een mutatie waarbij een deel van de erfelijke code in een chromosoom ontbreekt) en herschikkingen van het DNA.
Nieuwe DNA-techniek onthult wat eerder verborgen bleef
Dat er 19.000 variaties zijn ontdekt, is te danken aan de nieuwste sequentietechniek waar de onderzoekers gebruik van maakten. Die stelde hen in staat om langere delen van het DNA te analyseren. Dit in tegenstelling tot de oude techniek, waarmee slechts veranderingen in een enkel basenpaar geanalyseerd kunnen worden – bijvoorbeeld een A die in een G is veranderd of een T in een C.
‘Het is alsof je twee hoofdstukken van een boek letter per letter bekijkt met een vergrootglas, en dan tot de conclusie komt dat ze hetzelfde zijn, terwijl je je niet realiseert dat hele paragrafen door elkaar zijn gehusseld of gedupliceerd,’ zo legt onderzoeker Levy Gray uit.
Gray: ‘Met de oude sequentietechnologie konden we niet eenvoudig zien dat het DNA van het ene individu zich op een compleet andere plek op het chromosoom bevond dan dat van de ander. Hoe we genetische diversiteit identificeren en daadwerkelijk meten is voor een groot deel afhankelijk van de beschikbare technologie.’
Een bijzonder reukvermogen kan de sleutel zijn
De variaties van het genoom waren volgens de onderzoekers allesbehalve willekeurig. Ze betroffen voornamelijk genen die gelinkt worden aan het immuunsysteem en het reukvermogen. Daar is de bruine nachtboomslang afhankelijk van om te overleven – met zijn gespleten tong vangt hij de chemische signalen van prooien op.
Dat hun reukgenen zoveel diversiteit laten zien, kan verklaren waarom de bruine nachtboomslangen op Guam elkaar vrijwel nooit opeten, terwijl ze dat in hun oorspronkelijke verspreidingsgebied wel doen.
‘Wellicht kunnen ze elkaar dankzij hun versterkte reukvermogen herkennen als verwanten in plaats van als prooi. Zeker gezien de hoge mate van inteelt,’ aldus Gray.
Het grootste raadsel is nog altijd niet opgelost
Of deze grote genetische diversiteit aan reukgenen ontstond voor of na de introductie van de slang op Guam, is onduidelijk. Normaal gesproken stapelen grootschalige veranderingen in het genoom zich op over vele generaties. Maar een studie naar de genetische diversiteit van koala’s eerder dit jaar laat zien dat die vlieger niet altijd opgaat. Soms kan een drastische afname van genetische diversiteit juist het ontstaan van nieuwe varianten versnellen.
‘Om erachter te komen wanneer deze variaties ontstonden, zouden we de slangen van de endemische populaties moeten sequencen,’ aldus Gray. Zolang dat niet nog niet is gebeurd, blijft er een beetje mysterie bestaan.
Meer ontdekken? Krijg onbeperkt toegang tot National Geographic Premium en steun onze missie. Word vandaag nog lid!
Roeliene werkt als editor voor National Geographic. Daarnaast levert ze als wetenschapsjournalist bijdragen aan onder meer Quest en KIJK Magazine. Ze is dol op reizen, godsdienstgeschiedenis en een stevige wandeling.
