Van bloemetjes en bijtjes


Dr. Barbara Gravendeel: 'Taxonomen denken vaak dat bladen als Nature en Science toch niet geïnteresseerd zijn in wat zij doen. Hiermee kunnen we laten zien dat we museumcollecties niet moet laten verstoffen of verkopen naar het buitenland.'
Een miljoenen jaren oud stukje barnsteen met daarin een met stuifmeel overdekte bij geeft zijn geheimen prijs. Dr. Barbara Gravendeel ontdekte het eerste fossiel van een orchidee en bericht daarover in Nature van donderdag 30 augustus.

Jurassic Park
Het heeft iets Jurassic Park-achtigs, in barnsteen ingekapselde insecten die informatie verschaffen over de tijd van de dinosauriërs. De werkelijkheid is misschien minder spectaculair dan in de film van Steven Spielberg, maar zeker niet minder fascinerend. En het verhaal van Gravendeel heeft een romantisch trekje, ondanks de noeste wetenschappelijke arbeid die het ook betekende.

Stuifmeel
Tijdens een verblijf van een jaar in Harvard met een Fulbrightbeurs kreeg Gravendeel bezoek van de zoöloog Santiago Ramírez, medeauteur van het artikel in Nature. Hij had een stukje barnsteen met daarin een bij van de uitgestorven soort Proplebeia dominicana. Het bijtje, niet groter dan twee tot drie millimeter, was overdekt met pollen van een onbekende plant. Dat stuifmeel was de reden dat Ramírez uiteindelijk bij de botanicus Gravendeel terecht kwam. Hij had al bij verschillende andere botanici te horen gekregen dat het zoeken naar een speld in een hooiberg was.


De voorpagina van Nature van 30 augustus is zelfs gewijd aan de ontdekking van de fossiele orchidee. Afgebeeld is de in barnsteen ingesloten bij Proplebeia dominicana met op haar rug het stuifmeel van de orchidee Meliorchis caribea.

Unicum
Gravendeel nam de uitdaging graag aan: 'Dit fossiel is een unicum', vertelt ze. 'Nog nooit eerder is een fossiel gevonden van een bestuiver met pollen op het lichaam waarvan zowel de bestuiver als de plant gedetermineerd kan worden. Met een heleboel invalshoeken hebben we duidelijk kunnen maken dat het hier om een bestuiver gaat.' Uniek is ook het feit dat het hier gaat om het fossiel van een orchidee.

Soortenrijkste plantenfamilie
Hoewel de orchideeënfamilie misschien wel de soortenrijkste plantenfamilie is, zijn er nooit eerder fossiele orchideeën gevonden. Mogelijk komt dat doordat de meeste soorten epifyten zijn, die hoog in de kruinen van bomen leven. Overigens is de door Gravendeel gevonden soort waarschijnlijk een in de aarde wortelende soort geweest. Verder zijn de bloemvormen van orchideeën weliswaar vaak uniek en spectaculair, maar de bladeren en vruchten zijn dat niet en fossielen kunnen daardoor niet makkelijk gedetermineerd worden. Tenslotte wordt het stuifmeel van orchideeën niet door de wind verspreid, maar alleen door bestuivers. De bloemen zijn vaak afgestemd op één, of een kleine groepje, specifieke bestuivers.

Holotype
Bij het onderzoek is ook DNA-materiaal gebruikt, maar dat kwam niet uit het fossiel zelf. Omdat het een eerste exemplaar, een holotype, van deze soort is, mag het fossiel niet worden kapotgemaakt om DNA te isoleren. 'Maar bovendien is het nog nooit gelukt om DNA uit barnsteenfossielen te halen', zegt Gravendeel. 'Iets dat ingesloten wordt in hars, droogt heel snel uit in volledig vacuüm. Waarschijnlijk degenereert dat het DNA te sterk. Met een moleculaireklokanalyse hebben we een tijdsberekening van een stamboom gemaakt. De DNA-sequenties daarvoor hebben we gewoon uit levende planten gehaald. Vervolgens hebben we meerdere fossielen gebruikt om een aantal splitsingsmomenten in de stamboom van een tijdstip te voorzien.'

Alles-of-nietsstrategie
Het stuifmeel van orchideeën is bijzonder. Het zit in pakketjes, de zogenoemde pollinia. Het is een alles-of-nietsstrategie waarbij het stuifmeel van de ene bloem door een bestuiver in een compleet pakketje bij de andere bloem wordt afgeleverd. Deze manier van bestuiven die geen gebruik maakt van de wind, is niet uniek voor orchideeën, er zijn andere planten die deze strategie toepassen. Toch leidde deze eigenschap de onderzoekers al gauw naar de orchideeënfamilie.


De bloemvorm van Meliorchis caribea kan worden afgeleid van de plaats waarop de pollinia op het lichaam van Proplebeia dominicana terecht gekomen zijn.

Stamboomanalyse
Gravendeel: 'We hebben met een camera heel gedetailleerd het pollinium bekeken en vergeleken met de pollinia van andere orchideeënsoorten uit de collecties van Harvard en het Nationaal Herbarium Nederland. We hebben alle kenmerken in een matrix gezet en een stamboomanalyse gemaakt. Toen bleek niet alleen dat het fossiel heel duidelijk binnen de orchideeënfamilie valt, maar ook nog eens in een van de vijf subfamilies, de Orchidoideae, en zelfs overduidelijk in de subtribus Goodyerinae.' De orchidee heeft de naam Meliorchis caribea gekregen van de onderzoekers.

Museumcollecties
'Het is heel bijzonder dat we een soortbeschrijving in Nature hebben gekregen', vertelt Gravendeel. 'Taxonomen denken vaak dat bladen als Nature en Science toch niet geïnteresseerd zijn in wat zij doen. Hiermee kunnen we laten zien dat we museumcollecties niet moet laten verstoffen of verkopen naar het buitenland. Er zitten nog ontzettend veel data in die collecties die nieuwe inzichten over het ontstaan van biodiversiteit kunnen leveren.'

Barnsteeninsluitsel
Gravendeel heeft al weer plannen voor verder onderzoek: 'Naturalis heeft onlangs ook een collectie barnsteen aangeschaft. En tijdens mijn onderzoek in Harvard stuitte ik op een artikel over het geslacht Proplebeia waarin een ander barnsteeninsluitsel beschreven werd. Op de foto was een structuur waarneembaar aan de antenne van de bij, die de zoöloog niet beschrijft. Ik denk dat het goed mogelijk is dat het hier ook gaat om de pollinia van een orchidee.

Dating the origin of the Orchidaceae from a fossil orchid with its pollinator
Santiago R. Ramírez, Barbara Gravendeel, Rodrigo B. Singer, Charles R. Marshall & Naomi E. Pierce.

 

(30 augustus 2007/SH)