Nieuwe wiskundige methode ontrafelt waarom dieren zich anders gedragen
Waarom zwemt de ene bacterie sneller dan de andere? En waarom jaagt het ene visje feller op prooi dan zijn buurman? Gedrag verschilt van individu tot individu, zelfs binnen dezelfde soort. Een team onderzoekers ontwikkelde nu een nieuwe rekenmethode om die verschillen in kaart te brengen, op een manier die niet eerder kon.
Gedrag is lastig te meten omdat het zich op veel tijdschalen tegelijk afspeelt. Een bacterie maakt razendsnelle bewegingen die milliseconden duren, maar vertoont ook patronen die pas na minuten zichtbaar worden. Oude methodes kozen vaak voor één vaste tijdschaal om dieren te vergelijken. Daardoor misten ze belangrijke verschillen die zich op andere schalen afspelen.
De onderzoekers losten dit op met een nieuwe wiskundige aanpak. Ze vergelijken het gedrag van individuen niet op één schaal, maar op alle schalen tegelijk die betrouwbaar te meten zijn. Zo ontstaat een soort landkaart van gedragstypes, waarbij dieren die op elkaar lijken dicht bij elkaar liggen en dieren die sterk verschillen ver uit elkaar.
Bacteriën: snelheid zit in de eiwitten
Als test pasten de onderzoekers hun methode toe op bacteriën. Deze piepkleine organismen zwemmen op zoek naar voedsel, een gedrag dat chemotaxis heet: bewegen op basis van scheikundige signalen uit de omgeving. De methode liet zien dat het belangrijkste verschil tussen individuele bacteriën hun zwemsnelheid is.
Die snelheid bleek samen te hangen met de hoeveelheid van een specifiek eiwit, genaamd CheB. Dit eiwit speelt een rol in het chemotaxis-systeem van de bacterie. Met andere woorden: een klein verschil in eiwitniveau kan al bepalen hoe snel een bacterie door het water beweegt.
Zebravislarven: ervaring verandert gedrag blijvend
De onderzoekers testten hun methode ook op zebravislarven, kleine visjes die veel gebruikt worden in onderzoek naar gedrag en het zenuwstelsel. Ze keken naar larven die eerder al eens op prooi hadden gejaagd, in dit geval piepkleine waterdiertjes genaamd paramecia.
Larven met die jachtervaring vertoonden daarna structureel ander gedrag. Hun bewegingspatronen schoven op naar een deel van de "gedragslandkaart" dat specifiek hoort bij het vangen van prooi. De ervaring liet dus een blijvend spoor na in hoe de visjes zich gedroegen, ook nadat de jacht al voorbij was.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is één onderzoek dat vooral een nieuwe meetmethode introduceert en test. De bevindingen bij bacteriën en zebravislarven zijn voorbeelden om te laten zien dat de methode werkt, niet uitgebreid herhaalde ontdekkingen. Ook zegt dit onderzoek niets over gedrag bij mensen: het gaat specifiek over bacteriën en visjes, en die vertaalslag maakt de bron zelf niet.
Toch is het belangrijk dat zo'n methode nu bestaat. Gedragsverschillen tussen individuen zijn de grondstof waarop natuurlijke selectie kan werken, het proces waarbij bepaalde eigenschappen vaker doorgegeven worden omdat ze een voordeel geven. Als je beter kunt meten waar die verschillen vandaan komen, snap je ook beter hoe evolutie precies aangrijpt op gedrag.
Bron: Unraveling phenotypic variation in multiscale behavioral dynamics