Genomic and behavioral aspects of recurrent ecotypic divergence in the wing polymorphic beetle Pogonus chalceus Steven M. Van Belleghem Ghent University | Faculty of Sciences Thesis submitted in fulfillment of the requirements for the degree of Doctor (PhD) in Sciences, Biology Proefschrift voorgelegd tot het behalen van de graad van Doctor in de Wetenschappen, Biologie Date of the public defense: 31 October 2014 © 2014 Van Belleghem SM ISBN: 978-94-6197-235-4 The research presented in this thesis was conducted at the Terrestrial Ecology Unit (TEREC), Ghent University and the Royal Belgian Institute of Natural Sciences (RBINS), Brussels, Belgium and financially supported by: - Research Foundation Flanders (FWO), Brussels, Belgium - Belgian Science Policy (BELSPO), Brussels, Belgium Please refer to this work as: Van Belleghem SM (2014) Genomic and behavioral aspects of recurrent ecotypic divergence in the wing polymorphic beetle Pogonus chalceus. PhD thesis, Ghent University. ii PROMOTERS Prof. Dr. Frederik Hendrickx (90%, RBINS and Ghent University, Belgium) Prof. Dr. Luc Lens (10%, Ghent University, Belgium) READING COMMITTEE Prof. Dr. Thierry Backeljau (KBIN-IRSNB and University of Antwerp, Belgium) Prof. Dr. Joost Raeymaekers (Ghent University, KU Leuven, Belgium and Universität Basel, Switzerland) Prof. Dr. Dick Roelofs (VU University Amsterdam, The Netherlands) EXAMINATION COMMITTEE Prof. Dr. Thierry Backeljau (RBINS and University of Antwerp Belgium) Prof. Dr. Dries Bonte (Ghent University, Belgium) Prof. Dr. Frederik Hendrickx (RBINS and Ghent University, Belgium) Prof. Dr. Luc Lens (Ghent University and Belgium) Prof. Dr. Joost Raeymaekers (Ghent University, KU Leuven, Belgium and Universität Basel, Switzerland) Prof. Dr. Dick Roelofs (VU University Amsterdam, The Netherlands) Prof. Dr. Carl Vangestel (RBINS and Ghent University, Belgium) iii DANKWOORD “In closing, I'd like to thank you. "What's that?" you say. "Me, thanking you?" No, it's not a misprint. I enjoyed writing this book as much as you enjoyed reading it. The End.” (Burns 1991) Het lijkt wel een oogwenk die laatste jaren. Echter waren er dankzij vrienden en collega’s zoveel amusante en leerrijke momenten dat ik niet weet waar te beginnen met bedanken. Wat ik wel weet is dat ik nagenoeg niets anders zou doen indien ik het nog eens mocht overdoen. Het is overbodig om te zeggen dat het werk in dit doctoraat verre van alleen mijn verdienste is en ik zou dan ook graag een paar personen expliciet willen bedanken. In de eerste plaats zou ik Frederik willen bedanken. Frederik, mijn dankbaarheid voor u beknopt uitdrukken is op zijn zachtst gezegd een heuse uitdaging. Ondertussen heb ik al sinds begin 2008 het genoegen om onder uw begeleiding te werken. Het is verwonderlijk hoe uw enthousiasme en geduld ten opzichte van mij sindsdien enkel is toegenomen. Ik zou durven zeggen dat dit komt doordat we een gelijkaardige interesse en verwondering hebben wat betreft het bestuderen van evolutie. Ik had hierbij vaak het gevoel dat we samen een pad bewandelden en ons onderweg soms vragen stelden die nu al dom lijken. Het gevoel van appreciatie en samenwerking dat ik hierin kreeg, heeft altijd zeer motiverend gewerkt. Echter moet ik zeer zeker erkennen dat jij mij op elke stap van het doctoraat in de juiste richting hebt gestuurd en ik nog niet de helft zo ver zou staan of zou begrepen hebben zonder uw hulp. De kansen die ik heb gekregen, van Galápagos tot dure experimenten, zijn te kostbaar om met woorden te omschrijven en hebben ervoor gezorgd dat ik (hopelijk) nog even in de wetenschap kan meedraaien. Ik hoop dat de toekomst niets dan meer samenwerking zal brengen. En ook dit nog eens: ‚You won’t believe it, that’s my supervisor!‛. Zonder het voorgaande uitstekende werk van Konjev Desender en Hilde Dhuyvetter had dit proefschrift niet bestaan. Spijtig genoeg heb ik Konjev nooit kunnen ontmoeten. Naar verluidt had hij de werkijver om vroeg of laat de laatste Pogonus weg te vangen. Ik hoop dat hij deze resultaten graag zou gelezen hebben. Jean-Pierre Maelfait stond oorspronkelijk als co-promotor op de aanvraag van mijn doctoraat. Meer dan een paar korte ontmoetingen en vergaderingen waren niet nodig om een onvergetelijke indruk na te laten. Ik denk dat ik en anderen nog veel van hem hadden kunnen leren, maar ongetwijfeld heb ik via collega’s en vrienden onrechtstreeks zijn motiverende en amicale invloed op werkethiek ondervonden. Ik wil ook alle TEREC collega’s van de afgelopen 5 jaar ontzettend bedanken. Bedankt: Luc, Dries, Hans, Viki, Charlie, Eduardo, Debbie, Laurence, Carl, Bdog, Brambo, Boeye, iv Adriana, Fons, Celine, Davy, Cátia, Bram, Johan, Linda, Pieter, Irene, Helena, Valerie, Lies, Liesbeth, Alex, Alejandro, Maurice, Rein, Boris, Martijn, Christoph, Hannele, Lander, Tom, Greet, Annelies en Jasmijn. Luc en Dries, bedankt voor het creëren van een creatieve, motiverende en leuke werksfeer. Charlie, jij was eigenlijk gewoon de eerste om mij op de TEREC te ontvangen en de juiste richting aan te wijzen in de wondere wereld van het speciatie onderzoek. Van Hogna’s tot Galápagos en veel te gekke feestje, ik heb veel geleerd en mij altijd ontzettend kunnen amuseren met u. Ook nogmaals sorry van die fles Jack Daniel’s (‚Is dat trouwens geen soort hond?‛) in je handtas. Viki, wat zou de TEREC zijn zonder u< Altijd paraat voor hulp in het labo, vervoer naar de Guérande en natuurlijk nachtelijke uitstappen. Thanks! Hans, bedankt om al die problemen in de keuken op te lossen. Boeye, bedankt om altijd alles onder controle te houden op de stages. Eerlijk toegegeven, door uw werk resultaten te zien kreeg ik vaak een stimulans om zelf een tandje bij te steken. Bedankt daarvoor en veel succes met toekomstige ondernemingen! Katrien, gelukkig was jij er altijd om de sfeer op te krikken wanneer al de rest thuis werkte. Is er iets wat jij niet kan breken<? Brambo, ik heb het greiten gemist de laatste twee jaren. De legende die wij kennen als Brambo is echter nog lang niet vergaan. Bdog, als ervaren bureau collega heb jij zeker ook een grote invloed gehad. Eduardo, succes bij de terugkeer naar Spanje. Het Belgisch klimaat zal net iets grauwer zijn zonder uw aanwezigheid. Angelica, bedankt voor raad en hulp op tijd en stond. Wanneer gaan we nog eens dansen in Club Wezon? Linda en Johan, bedankt voor de interesse en gezellige babbels al van toen ik nog aan mijn bachelor proef werkte. Lucien, bedankt voor de hulp bij het verzorgen van de kevers. Léa, good luck in Canada! Adriana, if you ever travel back in time, don't step on anything. Because even the slightest change can alter the future in ways you can't imagine. Alex, ‚whaaat?‛ you arriving at TEREC even resulted in capturing beetles in Aveiro. Thanks for all the nice dinners, drinks and (crazy) parties! Daarnaast wil ik ook een reeks collega’s vanop het KBIN bedanken. Carl, Viki en Charlie (opnieuw), Léon, Lore, Patrick, Karin, Arantza, Isa, Koen De Gelas, Séverine, Thierry, Valentina, Vanya, Wouter, Thomas, Stefan, en Jeremy, bedankt voor hulp in het labo en/of lachen tijdens de middagpauze. Gontran, Zoltan and Zohra, thanks for all the help in the lab and the fun environment! Filip, bedankt voor de tips en tricks voor het kweken van kevers. Carl, dankzij uw vervoeging op het KBIN kwam plots het genetische werk in een stroomversnelling. Ik denk niet dat hoofdstuk 5 met misschien wel de interessantste resultaten had bestaan als jij niet de weg had geplaveid. Limno< bedankt voor de vele feestjes? Bedankt: Dirk, Thijs, Yoeri, Els (dankzij uw rollende ogen wist ik altijd of mijn moppen grappig waren of niet) en Jorunn (succes met je tandjes). Crazy Leen, nooit eerder was ik zo triest als toen jij de Limno verliet. Gelukkig liep je niet te ver weg en ging je uiteindelijk zelfs mee op reis naar Portugal waar ik echter hardhandig moest ingrijpen om de nachtrust te garanderen (en ook een beetje omdat je mijn broer een jurk had aangetrokken). v Elena en Katrien, bedankt voor de uitstekende hulp bij een groot deel van het werk. Katrien, ik denk dat uw werkijver en bewonderenswaardige zelfstandigheid u nog ver zal brengen en, wie weet, het Pogonus verhaal tot een volgend niveau tillen. Lut, bedankt voor de geestige trips en vervoer naar Nieuwpoort en Dudzele. De vangsten daar zijn van cruciaal belang gebleken in het verhaal op de volgende bladzijden. Marc, bedankt voor de hulp bij het vangen van kevers. Francine Ronsse, bedankt voor de steun en interesse al van sinds het indienen van mijn master thesis. Dick Roelofs, bedankt voor de gouden raad voornamelijk bij het begin van mijn doctoraat. Janine Mariën, bedankt voor hulp bij het qPCRen en RNA extracties. Jeroen en de Genomics Core (Leuven), bedankt bij de hulp van het opzetten van de eerste sequenerings projecten. Ook veel dank aan de mensen van het labo verouderingsfysiologie en moleculaire evolutie. Andy Vierstraete, bedankt voor de hulp bij het sequeneren (en een hele reeks andere labo technieken) en server problemen. Ook niet te vergeten: Team Galápagos! Charlie, Carl, Wouter, Léon en Frederik, bedankt voor misschien wel de plezantste en meest leerrijke tijden ooit! Ik was altijd vol verwondering van het enthousiasme waarmee arthropoda kunnen gevangen worden na het trotseren van eindeloze lavavelden en duizenden hoogtemeters onder een loodrechte meedogenloze zon. En ‚Oh zo spijtig dat ze den haaientand hebben vervangen door een souvenirwinkel!‛. Henri Herrera, thanks for the hospitality and helping us survive the ‘deadly islands’! Thanks guides and crue of el Pirata and CDRS! Bij dezen zou ik ook graag alle leden van de lees- en examencommissie bedanken voor hun constructieve commentaar en suggesties. (H)A(r|n)ne, Babera, Maes, Jasper, Kim, Uwe, voetbalmakkers en pintendrinkers, wat zou ik zijn zonder jullie? Bedankt voor alle uitspattingen en ontspanningen.