In de vroege jaren 1950, H.B.D. Kettlewell, een Engelse arts met interesse in vlinder en het verzamelen van motten, besloten de onverklaarde kleurvariaties van de gepeperde mot te bestuderen.
Kettlewell wilde een trend begrijpen die al sinds het begin van de negentiende eeuw werd opgemerkt door wetenschappers en natuuronderzoekers. Deze trend, waargenomen in de geïndustrialiseerde gebieden van Groot-Brittannië, onthulde ooit een populatie met pepermotten hoofdzakelijk samengesteld uit lichte, grijs gekleurde individuen - die nu hoofdzakelijk uit donkergrijs bestonden individuen. H.B.D. Kettlewell was geïntrigeerd: waarom vond deze kleurvariatie plaats in de mottenpopulatie? Waarom kwamen donkergrijze motten alleen vaker voor in industriële gebieden, terwijl ze lichtgrijs waren motten waren nog steeds overheersend op het platteland? Wat betekenen deze waarnemingen?
Waarom is deze kleurvariatie ontstaan?
Om deze eerste vraag te beantwoorden, begon Kettlewell verschillende experimenten te ontwerpen. Hij veronderstelde dat iets in de industriële regio's van Groot-Brittannië de donkergrijze motten in staat had gesteld om succesvoller te zijn dan de lichtgrijze individuen. Door zijn onderzoeken stelde Kettlewell vast dat donkergrijze motten meer fit waren (wat betekent dat ze voortbrachten) gemiddeld, meer overlevende nakomelingen) in de industriële gebieden dan lichtgrijze motten (die gemiddeld minder overlevenden produceerden nakomelingen). H.B.D. De experimenten van Kettlewell onthulden dat de donkergrijze motten beter in staat waren om predatie door vogels te vermijden door beter in hun leefomgeving te mengen. De lichtgrijze motten daarentegen waren voor vogels gemakkelijker te zien en te vangen.
Donkergrijze motten aangepast aan industriële habitat
Eenmaal H.B.D. Kettlewell had zijn experimenten voltooid, de vraag bleef: wat was het dat de had veranderd mottenhabitat in industriële regio's waardoor de donkerder gekleurde individuen in hun omgeving konden opgaan beter? Om deze vraag te beantwoorden, kunnen we terugkijken op de geschiedenis van Groot-Brittannië. In de vroege jaren 1700 werd de stad Londen - met zijn goed ontwikkelde eigendomsrechten, patentwetten en stabiele regering - de geboorteplaats van de Industriële revolutie.
Vooruitgang in de ijzerproductie, de productie van stoommachines en de textielproductie veroorzaakte vele sociale en economische veranderingen die tot ver buiten de stadsgrenzen van Londen reikten. Deze veranderingen veranderden de aard van wat voornamelijk in de landbouw werkzaam was. De overvloedige kolenvoorraden in Groot-Brittannië zorgden voor de energiebronnen die nodig zijn om de snelgroeiende metaalverwerkende, glas-, keramiek- en brouwindustrie te voeden. Omdat steenkool is geen schone energiebron, bij de verbranding kwamen enorme hoeveelheden vrij roet in de lucht van Londen. Het roet vestigde zich als een zwarte film op gebouwen, huizen en zelfs bomen.
Midden in de nieuw geïndustrialiseerde omgeving van Londen bevond de gepeperde mot zich in een moeilijke strijd om te overleven. Roet bekleedde en zwartde de stammen van bomen door de hele stad, doodde korstmos dat op de schors groeide en veranderde boomstammen van een licht grijs gemêleerd patroon in een saaie, zwarte film. De lichtgrijze motten met een peperpatroon die ooit opgaan in de met korstmos bedekte schors, waren nu een gemakkelijke doelwit voor vogels en andere hongerige roofdieren.
Een geval van natuurlijke selectie
De theorie van natuurlijke selectie suggereert een evolutiemechanisme en geeft ons een manier om de variaties die we in levende organismen zien en de veranderingen in het fossielenbestand te verklaren. Natuurlijke selectieprocessen kunnen een populatie beïnvloeden om de genetische diversiteit te verminderen of te vergroten. De soorten natuurlijke selectie (ook bekend als selectiestrategieën) die de genetische diversiteit verminderen, zijn onder meer: stabilisatie van selectie en gerichte selectie.
De selectiestrategieën die de genetische diversiteit vergroten, omvatten diversificatie van selectie, frequentieafhankelijke selectie en balancering van selectie. De hierboven beschreven casestudy met gepeperde mot is een voorbeeld van directionele selectie: de frequentie van kleurvariëteiten verandert dramatisch in de ene of de andere richting (lichter of donkerder) in reactie op de overheersende habitat voorwaarden.