Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Stijlvast

Het nest van Scaptotrigina depilis met raten in kurkentrekkervorm.

Het broedcel-complex in het nest van de angelloze bij Scaptotrigona depilis, die leeft in Zuid-Amerika, kan twee vormen hebben. In de meeste kolonies maken werksters raten (platen met broedcellen) horizontaal boven elkaar, elke raat beginnend vanuit een centrale zuil: de parallel-vorm. Maar soms bouwen ze een doorlopende spiraalvormige raat zonder centrale zuil: de kurkendraaier-vorm. De werksters die de raten bouwen houden dus een van twee mogelijke bouwstijlen aan.

Dat is geen kwestie van erfelijke aanleg, schrijven Viviana di Pietro en collega’s, en ook geen aanpassing aan de plaats van het nest of de temperatuur van de omgeving. De werksters bouwen simpelweg door in de stijl die al is toegepast en zetten zo een traditie voort.

Angelloze bijen zijn, net als honingbijen, hoog-sociale soorten met koninginnen die zich voortplanten en werksters die de overige taken doen. Tot die taken behoren bouw en onderhoud van het nest, dat ze maken in holten. Werksters van Scaptotrigona depilis maken raten uit een mengsel van was en plantenhars. Ze bouwen die van beneden naar boven, en dat kan dus op twee manieren. Ze doen voedsel in elke cel en sluiten hem af nadat de koningin er een eitje in gelegd heeft. Het eitje ontwikkelt zich tot larve en pop, en tenslotte komt er een jonge bij uit.

Raten worden veel vaker in parallel-vorm gebouwd dan in kurkendraaier-vorm: ongeveer 95 procent van de kolonies heeft de parallel-vorm.

Raten van Scaptotrigona depilis in parallel-vorm

Soms stapt een kolonie over van het ene op het andere type. Gemiddeld blijft de parallel-vorm bijna twee jaar bestaan. De kurkendraaier-vorm wordt anderhalve maand aangehouden; dat is veel minder lang, maar alsnog langer dan dat een cohort werksters in de bouw actief is, namelijk twee à drie weken. Beide bouwstijlen gaan dus een tijdlang over van generatie op generatie.

De onderzoekers wilden nagaan of dat komt doordat werksters zich laten leiden door het bouwsel dat er al is. Daarom deden ze proeven waarbij ze ervaren werksters uit een kolonie haalden en in een andere kolonie zetten waarvan het broedcel-complex ofwel de vertrouwde ofwel de alternatieve vorm had. Het resultaat was duidelijk: werksters die geplaatst werden bij het type dat ze niet kenden, namen het voor hen nieuwe bouwplan meteen over, in plaats van te bouwen zoals ze gewend waren. Ze hoefden die andere bouwstijl kennelijk niet van hun nieuwe nestgenoten af te kijken.

In een tweede proef veranderden de onderzoekers in een aantal kolonies de parallel-vorm van de raten in de kurkentrekker-vorm door in de bovenste raat een snee te maken van de rand tot het midden en het ene uiteinde op het andere te leggen. In de meeste gevallen bouwden de werksters dan in de kurkentrekker-vorm verder.

Om een traditie in stand te houden, is de conclusie, is niet veel nodig. Het is voldoende als de dieren zich laten leiden door wat er is, in dit geval: ze passen het bouwplan toe van de bestaande structuur. Dat vereist geen begrip, planning of communicatie. De technische term voor deze vorm van zelforganisatie is stigmergie.

Waarschijnlijk is de parallel-vorm van het broedcel-complex de standaard. De onderzoekers denken dat soms door een fout een kurkentrekker-vorm ontstaat. In plaats van de boel dan af te breken, bouwen de bijen volgens dat model verder.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Zeldzame kurkendraaier-vormige raat; open cellen aan de rand moeten nog gevuld worden.
Klein: Parallelle raten met centrale zuil, de meest voorkomende vorm.
©Viviana di Pietro

Lees meer over de broedcellen van Scaptotrigona depilis

Bron:
Di Pietro, V., C. Menezes, M.G. de Britto Frediani, D.J. Pereira, M. Fajgenblat, H. Mendes Ferreira, T. Wenseleers & R. Caliari Oliveira, 2024. The inheritance of alternative nest architectural traditions in stingless bees. Current Biology, 19 maart online. Doi: 10.1016/j.cub.2024.02.073

Parfummakers

Mannen van orchideeënbijen maken hun eigen parfum

Met een zorgvuldig samengesteld, complex parfum zorgen mannelijke orchideeënbijen (Euglossini) voor een lekker luchtje waaraan vrouwen hen herkennen; elke soort heeft zijn specifieke samenstelling. Mannen maken het parfum zelf en bewaren het in zakjes aan hun achterpoten. Ze verschillen onderling in de intensiteit en complexiteit van hun geur, en er zijn maar weinig bijen met een uitzonderlijk goed parfum. Dat is geen wonder, want het kost veel tijd en energie om de vele geurcomponenten te vinden en te verzamelen. De meeste bestanddelen zijn schaars.

Als mannen jong zijn werken ze er het hardst aan, ontdekten Jonas Henske en Thomas Eltz bij hun onderzoek in Costa Rica aan de orchideeënbij Euglossa imperialis. Mannen worden zes weken tot drie maanden oud.

De onderzoekers hadden eigenlijk gedacht dat de oudste mannen de grootste voorraad en het meest complexe parfum zouden hebben. Zij hebben er immers het langst aan kunnen werken. Zo’n kostbaar parfum zou bewijzen dat de eigenaars lang hebben geleefd, een signaal van goede erfelijke kwaliteit en goede conditie. Maar dat idee blijkt niet te kloppen.

Om hun aanname te testen, lokten Henske en Eltz Euglossa imperialis-mannen, vingen ze, schatten hun leeftijd en verzegelden het geurzakje aan de rechter achterpoot met lijm. Daarna lieten ze de orchideeënbijen los en wachtten tot ze weer verschenen op de oorspronkelijke vangplek. De helft van de mannen was binnen vijf dagen terug, sommige bleven meer dan twaalf dagen weg. De onderzoekers konden ongeveer een derde van de mannen voor de tweede keer vangen, en dan vergeleken ze de inhoud van beide geurzakjes.

Jonge mannen hadden de geur in het zakje aan de linker achterpoot, dat open gebleven was, tussen de eerste en tweede meting verbeterd. De voorraad parfum was groter geworden en het had een gevarieerdere samenstelling dan in het verzegelde zakje. Bij oude mannen was het parfum in het linker zakje juist achteruitgegaan in kwantiteit en kwaliteit.

Misschien hebben jonge orchideeënbijen-mannen een scherper reukvermogen of zijn ze behendiger in het zoeken en opslaan van geuren, denken de onderzoekers. Maar het kan ook een afweging zijn. Zo lang ze leven, verzamelen mannen geuren en baltsen ze, oftewel: enerzijds bouwen ze hun voorraad voortdurend op, anderzijds gebruiken ze er steeds wat van. De balans daartussen kan veranderen. Voor mannen die niet lang meer te leven hebben, loont het misschien de moeite niet om geur te blijven vergaren. Zij kunnen de voorraad parfum die ze hebben maar beter benutten.

Of vrouwen een voorkeur hebben voor een complexere geur, is jammer genoeg niet bekend.

Willy van Strien

Foto: Een man van een Euglossa-soort. Thomas Shahan (Wikimedia Commons, Creative Commons BB BY 2.0)

Lees hoe de mannen hun parfum maken

Bron:
Henske, J. & T. Eltz, 2024. Age-dependent perfume development in male orchid bees, Euglossa imperialis. Journal of Experimental Biology 227: jeb246995. Doi: 10.1242/jeb.246995

Zogende amfibie

Geringde wormsalamander met zuigelingen

Zoogdieren heten zoogdieren omdat zij hun jongen zogen. Daarmee onderscheiden ze zich van andere gewervelde dieren: vissen, amfibieën, reptielen en vogels. Toch is dat onderscheid niet waterdicht, want er zijn enkele vogelsoorten die een soort melk produceren om hun jongen te voeden: sommige duiven en flamingo’s en de keizerspinguïn. En nu melden Pedro Mailho-Fontana en collega’s dat vrouwen van de geringde wormsalamander, een amfibie, hun jongen iets te drinken geven dat op zoogdiermelk lijkt. De jongen groeien er snel van.

Dat deze wonderlijk eigenschap, die goed waarneembaar is, pas nu aan het licht komt, is niet verwonderlijk. De biologie van wormsalamanders is namelijk slecht bekend doordat de dieren ondergronds leven. Het zijn overigens geen salamanders; ze vormen een derde groep binnen de amfibieën, naast kikkers & padden en salamanders. Wormsalamanders (Gymnophiona) hebben geen poten, nauwelijks ogen en zijn blind; ze hebben een paar tentakels waarmee ze ondergronds hun weg vinden.

De wormsalamander waar het hier over gaat, is de geringde wormsalamander (Siphonops annulatus). Hij komt voor in Zuid-Amerika en is daar wijdverspreid. Het dier kan ruim 40 centimeter lang worden. Een vrouw legt eitjes, gemiddeld tien per keer, in een ondergrondse ronde nestkamer. Ze is een toegewijde moeder: opgerold blijft ze liggen met de eitjes op haar lichaam, en als de jongen zijn uitgekomen, blijft ze nog twee maanden bij hen; dan zijn de kleintjes zelfstandig. Tot die tijd gaat ze er zelfs niet even tussenuit om voedsel voor zichzelf te zoeken.

De kleur van een vrouw verandert als ze jongen heeft. Normaal zijn geringde wormsalamanders blauwgrijs, maar een moeder wordt grijswit. Bekend was al dat die kleur ontstaat doordat in haar opperhuid vetdruppels verschijnen. Om de paar dagen mogen de jongen die huid afschrapen; ze hebben daarvoor lepelvormige tandjes in de onderkaak. Ze doen dat allemaal tegelijk en het gaat er woest aan toe; binnen tien minuten is het gebeurd en keert de rust terug. Tot de moederhuid weer klaar is voor consumptie. Deze ‘huidvoeding’ komt bij meer soorten wormsalamanders voor.

Maar jonge geringde wormsalamanders krijgen ook nog andere voeding, ontdekte Mailho-Fontana: melk. Hij hield een aantal dieren in het lab en filmde hun gedrag.

Vaak verzamelen zich jongen bij het achterlijf van hun moeder, zag hij. Uit nader onderzoek bleek dat klieren in de eierstokwanden van de moeder een witte, stroperige vloeistof produceren die meermalen per dag door de geslachtsopening, de cloaca, naar buiten komt. Het goedje is rijk aan vetten en koolhydraten.

De jongen drinken er gulzig van. Deze ‘melk’ is een belangrijkere voedingsbron dan de moederhuid en het is vooral dankzij de melk dat jongen groeien als kool, denken de onderzoekers. Binnen een week na uitkomen verdubbelt hun gewicht. De moeder, die niets eet, valt behoorlijk af.

De moeder laat haar melk lopen als jongen haar achterlijf aanraken, waarbij ze vaak hoge geluidjes produceren. Waarschijnlijk is dat bedelgedrag. Zij steekt dan haar achterlijf verticaal omhoog, en de zuigelingen vechten om een goed plekje. Gemiddeld drinken er drie jonkies tegelijkertijd, tot ze verzadigd zijn.

Er waren al levendbarende wormsalamandersoorten bekend waarvan de jongen voor hun geboorte melk opnemen in de eierstokken. De ontdekking van eierstokmelk bij de ei-leggende geringde wormsalamander was onverwacht.

Willy van Strien

Foto: Geringde wormsalamander, vrouwtje met jongen. ©Carlos Jared

Bronnen:
Mailho-Fontana, P.L., M.M. Antoniazzi, G.R. Coelho, D.C. Pimenta, L.P. Fernandes, A. Kupfer, E.D. Brodie Jr. & C. Jared, 2024. Milk provisioning in oviparous caecilian amphibians. Science 383: 1092-1095. Doi: 10.1126/science.adi5379
Jared, C., P.L. Mailho-Fontana, S.G.S. Jared, A. Kupfer, J.H.C. Delabie, M. Wilkinson & M.M. Antoniazzi, 2019. Life history and reproduction of the neotropical caecilian Siphonops annulatus (Amphibia, Gymnophiona, Siphonopidae), with special emphasis on parental care. Acta Zoologica. 100: 292-302. Doi: 10.1111/azo.12254
Wilkinson, M., A. Kupfer, R. Marques-Porto, H. Jeffkins, M.M. Antoniazzi & C. Jared, 2008. One hundred million years of skin feeding? Extended parental care in a Neotropical caecilian (Amphibia: Gymnophiona). Biology Letters 4: 358-361. Doi: 10.1098/rsbl.2008.0217

Hergebruik

Boomvaren Cyathea rojasiana bouwt verouderde bladeren om tot wortels

De boomvaren Cyathea rojasiana, die groeit in Panama, heeft een krans van bladeren op een stam. Soms loopt een nieuw varenblad uit, soms sterft een oud blad af. Maar afsterven is niet het einde voor een blad, ontdekten James Dalling en collega’s: het vergane blad krijgt een tweede leven. Althans: de bladspil.

De boomvaren wordt twee meter hoog, de bladeren zijn ruim twee meter lang. Een verouderd blad gaat naar beneden hangen en de bladpunt raakt de grond. Het blad rot weg, maar de bladspil of rachis blijft over. Een boom kan een ‘rok’ van twintig tot dertig van die restanten hebben. Ze zien er levenloos uit, maar toen Dalling probeerde ze weg te halen, bleken ze stevig in de grond te zitten.

Door de bladspil van een groen blad lopen vaatbundels, die door de wortels opgenomen water en voedingsstoffen naar het bladweefsel transporteren. In de in de grond stekende bladresten van Cyathea rojasiana blijken deze vaatbundels intact te zijn. Ze zijn omgeven door een zwarte laag die ze kennelijk beschermt tegen rotting. En verrassend genoeg is aan het uiteinde, dus in de grond, aan elke vaatbundel een bosje fijn vertakte wortels ontsproten.

De conclusie is dat de voormalige bladspillen zijn omgevormd tot wortels. Daarin is de richting van de waterstroom omgekeerd: in groene bladeren liep de stroom van stam naar bladpunt, nu gaat het van bladpunt naar stam.

Cyathea rojasiana groeit in natte, zeer voedselarme grond. Extra wortels zijn niet zozeer nuttig om water op te nemen, denken de onderzoekers, maar om voedingsstoffen te kunnen peuren uit een groter stuk bodem. Ze bewezen dat de nieuwe wortels inderdaad stikstof opnemen en naar boven transporteren.

Voor veel planten geldt: steek een stukje stengel of blad in de grond, en er komen wortels aan. Maar een bladspil ombouwen tot wortel: dat doet voor zover bekend alleen Cyathea rojasiana.

Willy van Strien

Foto: Boomvaren Cyathea rojasiana met afgestorven bladeren die nu als wortels functioneren. ©James Dalling

James Dalling vertelt over zijn ontdekking op YouTube

Bron:
Dalling, J.W., E. Garcia, C. Espinosa, C. Pizano. A. Ferrer & J.L. Viana, 2024. Zombie leaves: novel repurposing of senescent fronds in the tree fern Cyathea rojasiana in a tropical montane forest. Ecology e4248, 18 januari online. Doi: 10.1002/ecy.4248

Slaapoffer

Breedvoetbuidelmuis-man slaapt weinig in het paarseizoen

Zoveel mogelijk nakomelingen krijgen, daarom draait het in het leven ook voor de Swainson-breedvoetbuidelmuis, Antechinus swainsonii. Voor de mannen, die geen zorg voor jongen hebben, betekent dat: met zoveel mogelijk vrouwen paren, want elke geslaagde paring kan nageslacht opleveren. Ze hebben maar drie weken de tijd, want dat is de periode dat alle vrouwen vruchtbaar zijn. Mannen ondervinden hevige concurrentie; als gevolg van de druk om dit aan te kunnen, zijn ze maar liefst twee keer zo zwaar als vrouwen.

Dit korte en intensieve paarseizoen heeft voor de mannen een heel bizar slot: ze gaan allemaal dood. De vrouwen, die de jongen dragen in een huidplooi (ze hebben geen volledige buidel), blijven in leven en veel van hen beleven na een jaar een tweede voortplantingsseizoen. Maar voor de mannen is het na één keer afgelopen.

Om in dat ene seizoen zoveel mogelijk partners te scoren, bezuinigen mannen op rust, ontdekten Erika Zaid en collega’s.

De breedvoetbuidelmuis is een insectenetend roofdiertje dat leeft in Australië. Voor het paarseizoen slapen man en vrouw gemiddeld ruim 15 uur per etmaal. In de paartijd, zo blijkt uit metingen aan lichamelijke activiteit en hersenactiviteit, schroeven mannen dat terug tot gemiddeld 12 uur: 20 procent minder. De verhoogde activiteit, die ze vooral ’s nachts tentoonspreiden, gaat gepaard met een hoger gehalte aan het mannelijke geslachtshormoon testosteron in het bloed. Zo hebben ze extra tijd en kracht om partners te vinden en te veroveren.

Of mannen die veel slaap opofferen inderdaad meer nakomelingen verwekken, melden de onderzoekers helaas niet. Ze gingen ook niet na of mannen het tekort aan slaap compenseren door dieper te slapen.

Minder slaap is slecht voor de gezondheid. De concentratie van bepaalde bijnierschorshormonen stijgt, en die hormonen onderdrukken het afweersysteem met uiteindelijk fatale gevolgen. Maar omdat de mannen toch snel doodgaan, is gezond blijven niet belangrijk meer. Extra vaak paren is nu een betere strategie dan voldoende slapen.

Je zou kunnen denken dat breedvoetbuidelmuis-mannen na de paartijd doodgaan doordat ze zo ongezond bezig zijn geweest. Maar zo ligt het volgens de onderzoekers toch niet. Dat ze sterven ligt vast. De toename van bijnierschorshormonen voegt daar weinig aan toe, maar zorgt er wel voor dat ze hun verhoogde activiteit kunnen volhouden.

Willy van Strien

Foto: Antechinus swainsonii. Catching the eye (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

Zie ook: Mannen van de gestreepte strandloper slapen weinig in broedtijd

Bron:
Zaid, E., F.W. Rainsford, R.D. Johnsson, M. Valcu, A.L. Vyssotski, P. Meerlo & J.A. Lesku, 2024. Semelparous marsupials reduce sleep for seks. Current Biology, 25 januari online. Doi: 10.1016/j.cub.2023.12.064

Samen aan de rol

Kleine pillendraaier: man trekt en vrouw duwt de mestbal

Pillendraaiers (Sisyphus-soorten) hebben een opvallende gewoonte. De mestkevers vormen stelletjes, nemen een pluk uit de stront van zoogdieren, maken er een balletje van dat groter is dan zijzelf en rollen dat in een rechte lijn weg. Zo botsen ze niet op andere paren die van dezelfde hoop een deel genomen hebben. Als ze, vaak na veel geploeter, op een geschikte plek komen, begraven ze hun ‘pil’ met een eitje erbij. De larve die uit het eitje zal komen heeft er prima voedsel aan.

Claudia Tocco en collega’s wilden meer weten over de harmonieuze samenwerking die man en vrouw vertonen. Ze onderzochten hoe partners de taken verdelen bij twee soorten: Sisyphus fasciculatus uit Zuid-Afrika en Sisyphus schaefferi, de kleine pillendraaier die leeft in Noord-Afrika, Zuid-Europa en Klein-Azië. In een proefopstelling buiten boden ze groepen pillendraaiers koeienmest aan. De kevers vormden paartjes, draaiden een pil en gingen rollen.

De man, die iets groter is dan de vrouw, is altijd de trekker van het mesttransport, letterlijk en figuurlijk, zo zagen de onderzoekers. Hij bepaalt de koers. Hij loopt achteruit en trekt met zijn voorpoten de mestbal mee. Zijn partner loopt aan de andere kant, ook achteruit, met haar kop naar beneden en haar achterpoten op de bal. Op vlak terrein draagt ze eigenlijk niets bij. Stopt de man met rollen, dan haakt ook zij af. Je ziet dus nooit een vrouw in haar eentje een mestbal verslepen. Omgekeerd: als zij stopt, gaat hij alleen verder, en hij kan in zijn eentje de mestbal even snel verplaatsen en even goed koers houden als een stelletje.

Meestal hobbelt ze wel mee en houden haar poten contact met de bal. Zo kan ze meteen bijspringen als het moeilijk wordt. En dat gebeurt, want Sisyphus fasciculatus en Sisyphus schaefferi leven in bossen, waar van alles op de bodem ligt. Een koppeltje pillendraaiers stuit dan ook vaak op hindernissen. Met experimenten bootsten de onderzoekers die situaties na om te zien hoe de twee dat oplossen.

Eerst legden ze twee hindernissen van 2,6 centimeter hoog achter elkaar op het pad. Dat is een flinke uitdaging, want een pillendraaier zelf is nog geen centimeter lang. Bij deze hobbels deed de vrouw niet langer voor spek en bonen mee, zo bleek, maar hielp ze daadwerkelijk door te duwen of bij te sturen, en daardoor was een stelletje de dubbele hindernis sneller voorbij dan een man die er alleen voor stond. Een man alleen gaf het bovendien vaak op.

In een volgende serie experimenten kregen de kevers met een muur van 3,9, 6,5 of 9,1 centimeter hoog te maken. Hoe hoger de muur, hoe minder een stel geneigd was om er met de bal overheen te klimmen en hoe kleiner de kans op succes als ze het probeerden. Een man alleen zag er vaker vanaf dan een stel, maar als hij probeerde over de muur te klauteren, lukte het meestal wel.

Een stel kwam sneller over een muur heen dan een man alleen, vooral doordat de vrouw hielp bij de start. Als de man zich langs de muur optrok en de mestbal van de grond tilde, hield zij de bal met haar achterpoten op zijn plaats en duwde er tegen terwijl ze op haar kop stond. Daarna werkte hij zich verder omhoog, terwijl zij aan de bal hing. Ondanks die extra last voor de man klom een stel even snel als een man alleen. Dreigde hij te vallen, dan bood zij houvast. Eenmaal boven werd ze weer actief en duwde de bal met haar kop over de rand. De kevers lieten zich vallen en gingen verder.

De pillendraaiers weten hun bal dus over lastige hindernissen te loodsen. In tegenstelling tot de Griekse mythische koning Sisyfus, waar de kevers naar vernoemd zijn. Vanwege zijn brutaliteit tegenover de goden moest hij voor straf eeuwig in de onderwereld een rotsblok tegen een helling op duwen dat steeds terugviel. Hij kon het niet alleen en had geen partner die een handje hielp.

De pillendraaiers zijn bladsprietkevers, Scarabaeidae. De mestkevers die in Nederland voorkomen behoren tot een andere familie.

Willy van Strien

Foto: Paartje kleine pillendraaier, Sisyphus schaefferi, met mestbal, man links, vrouw rechts. Daniel Ballmer (Wikimedia Commons, Creative Commons, CC BY-SA 4.0)

Kijk op YouTube hoe de mestkevers te werk gaan

Zie ook: mestkever Scarabaeus satyrus oriënteert zich ’s nachts op de Melkweg

Bronnen:
Tocco, C., M. Byrne, Y. Gagnon, E. Dirlik & M. Dacke, 2024. Spider dung beetles: coordinated cooperative transport without a predefined destination. Proceedings of the Royal Society B 291: 20232621. Doi: 10.1098/rspb.2023.2621
Dacke, M., E. Baird, B. el Jundi, E.J. Warrant & M. Byrne, 2021. How dung beetles steer straight. Annual Review of Entomology 66: 243-256. Doi: 10.1146/annurev-ento-042020-102149

Apotheek op de rug

Matabele-mier met een mondvol termieten

Matabele-mieren (Megaponera analis) jagen in groepen op termieten, die fel terugvechten. Op voedseltochten vallen dan ook veel slachtoffers. Een mierenvolk zou daaraan onderdoor gaan, ware het niet dat ‘licht’-gewonde exemplaren worden opgepakt en teruggebracht naar het nest; lichtgewond zijn bijvoorbeeld mieren die een of twee poten zijn verloren. Dankzij de zorg die zij in het nest krijgen komen de meeste hun verwondingen te boven; zonder hulp zouden ze vrijwel zeker binnen een etmaal dood zijn.

Eerder al ontdekten Erik Frank en collega’s dat werksters de wonden meteen na aankomst in het nest schoonlikken en verzorgen. Nu blijkt dat ze de wonden ook medisch behandelen. De matabele-mier leeft in Afrika ten zuiden van Sahara; het onderzoek is gedaan in Ivoorkust.

Filmopnamen in namaaknesten in het lab laten zien dat werksters na 10 à 12 uur wonden van slachtoffers opnieuw schoonmaken, en dat ze er dan vaak na schoonmaak een goedje op smeren dat ze halen uit klieren op de rug, de zogenoemde metapleurale klieren. Ze gebruiken hun eigen klierproduct of dat van de zieke. Ze behandelen vooral mieren waarvan wonden geïnfecteerd geraakt zijn, bijvoorbeeld met de dodelijke bacterie Pseudomonas aeruginosa.

De klieren van de matabele-mier vormen een goed voorziene apotheek. Ze blijken namelijk meer dan honderd verbindingen te produceren, waarvan er veel een antimicrobiële of genezende werking hebben. De antibiotica-mix, zo wijzen proeven uit, onderdrukt de groei van de bacterie. De meeste andere soorten mieren hebben zulke metapleurale klieren ook, maar met een minder uitgebreid arsenaal aan stofjes.

Hoe weten verzorgende werksters of een wond al dan niet geïnfecteerd is? Waarschijnlijk doordat de samenstelling van het buitenlaagje dat mieren hebben – een wasachtige laag van koolwaterstoffen – verandert tijdens een infectie. Nestgenoten ruiken dat.

Werksters van de matabele-mier kunnen dus wonden van soortgenoten effectief behandelen met zelfgemaakte antibiotica. Die eigenschap is uniek onder insecten en andere ongewervelde dieren.

Willy van Strien

Foto: Werkster matabele-mier met termieten. ETF89 (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)

Eerder onderzoek aan matabele-mier

Bron:
Frank, E.T., L. Kesner, J. Liberti, Q. Helleu, A.C. LeBoeuf, A. Dascalu, D.B. Sponsler, F. Azuma, E.P. Economo, P. Waridel, P. Engel, T. Schmitt & L. Keller, 2023. Targeted treatment of injured nestmates with antimicrobial compounds in an ant society. Nature Communications 14: 8446. Doi: 10.1038/s41467-023-43885-w

Purperkruinelfje helpt dierbaren

purperkruinelfje helpt liefst ouder met interessante partner

Het aantal beschikbare territoria is beperkt voor het purperkruinelfje, een kleine zangvogel uit Noord-Australië. Het leeft in dichte vegetatie in een strook langs rivieren en kreken. De territoria liggen achter elkaar, worden het hele jaar aangehouden en zijn allemaal bezet. Noodgedwongen blijven jonge vogels daarom vaak een paar jaar bij hun ouders hangen; de meeste broedparen hebben een handvol mannelijke en vrouwelijke ondergeschikten om zich heen. Purperkruinelfjes, Malurus coronatus, leven van insecten; de mannetjes hebben in de broedtijd een schitterende purperen kruin.

Inwonende groepsleden kunnen het broedpaar bijstaan in de drukste tijd, de twee weken dat de jongen gevoerd moeten worden. Maar ze helpen niet allemaal, en niet alle hulpjes werken even hard. Groepsleden die niet helpen, mogen toch in de groep blijven. Niki Teunissen en collega’s zochten uit wanneer groepsleden zich wel of niet inspannen. Ze laten zien dat een ondergeschikt purperkruinelfje dondersgoed ‘weet’ wanneer het loont om hulpvaardig te zijn.

De onderzoekers gaven vogels kleurringen om ze individueel herkenbaar te maken en ze wisten van elke vogel wie de ouders waren en wie broers en zussen. Ze observeerden het gedrag van vijftig groepen gedurende drie broedseizoenen.

Als jongen in het nest dezelfde ouders hebben als een ondergeschikte, of één ouder met hem (of haar) delen, dan helpt die ondergeschikte hen te voeren. En dat is de moeite waard, want met hulp vliegen gemiddeld meer jonkies per legsel uit. Een helper deelt in dit grotere succes omdat die jongen volle broers en zussen of halfbroers en halfzussen zijn. Maar in de paar jaar dat kinderen blijven hangen, kunnen de ouders allebei zijn doodgegaan of verdwenen en vervangen. En soms sluiten jonge vogels zich niet bij ouders, maar bij een ander koppel aan. Dan zijn de jongen geen familie en dan helpt een ondergeschikte niet ze groot te brengen.

Die verwantschap met de jongen verklaart de bereidheid tot helpen echter niet helemaal. Want groepsleden doen gemiddeld genomen meer voor een nest met halfbroers en halfzussen dan voor een nest met volle broers en zussen. Dat lijkt vreemd, maar het komt doordat er nog iets speelt. Of een ondergeschikte een broedpaar steunt en hoe hard hij werkt, hangt ook af van de waarde die het stel zelf voor hem heeft.

Als zowel het broedend mannetje als het vrouwtje zijn ouders niet zijn, gaat hij niet helpen de jongen voeren, zagen we al. Zijn beiden zijn ouders, dan helpt hij wel; de jongen zijn dan volle broers en zussen. Dankzij de hulp hoeven de ouders minder te doen en stijgt hun overlevingskans, en daarmee de kans dat er een nieuw legsel met broers en zussen komt. Dat is ook winst voor de helper.

Het wordt interessant, ontdekten de onderzoekers, als één van ouders is weggevallen en de andere ouder een nieuwe partner heeft. Hoe hard een inwonend purperkruinelfje dan werkt hangt af van welke ouder is overgebleven: die van hetzelfde geslacht of juist de andere.

Een vrouwelijk purperkruinelfje dat leeft bij haar moeder met nieuwe partner werkt veel harder dan een ondergeschikte in een groep met beide ouders. Die nieuwe mannelijke partner is namelijk interessant. Want mocht haar moeder doodgaan, dan kan de helpster haar plaats en haar partner misschien overnemen, eigenares worden van het territorium en het volgende legsel produceren. Dat is de hoofdprijs!

Bij een vader met een nieuwe partner heeft ze minder te winnen. Aan die nieuwe vrouwelijke partner heeft ze niets, sterker: die is een rivaal mocht er ooit een nieuw mannetje in het spel zijn. Ze loopt dus minder hard.

Op dezelfde manier slooft een mannelijk elfje zich het meest uit als hij leeft bij een vader met een nieuwe partner.

Een inwonend purperkruinelfje werkt dus – heel uitgekiend – het hardst als het broedende koppel bestaat uit een ouder en een potentiële partner. Zo’n koppel is voor hem of haar van grote waarde. Daarom helpt hij of zij een nest met halfbroers en halfzussen vaak intensiever dan een nest met volle broers en zussen.

In lijn hiermee hadden de onderzoekers eerder al laten zien dat een jong purperkruinelfje zich niet graag aansluit bij een groep met een stiefouder die van hetzelfde geslacht is als hij. Ondergeschikten gedragen zich aanhankelijk tegenover ouders en tegenover een potentiële partner. En als ze helpen het nest te verdedigen tegen roofvijanden, is dat om (half)broers en (half)zussen en te beschermen, of ouders en een potentiële partner.

Willy van Strien

Foto: Vrouwtje (links) en mannetje purperkruinelfje. P. Barden (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 4.0)

Bronnen:
Teunissen, N., M. Fan, M.J. Roast, N. Hidalgo Aranzamendi, S.A. Kingma & A. Peters, 2023. Best of both worlds? Helpers in a cooperative fairy-wren assist most to breeding pairs that comprise a potential mate and a relative. Royal Society Open Science 10: 231342. Doi: 10.1098/rsos.231342
Teunissen, N., S.A. Kingma, M. Fan, M.J. Roast & A. Peters, 2021. Context-dependent social benefits drive cooperative predator defense in a bird. Current Biology 31: 4120-4126. Doi: 10.1016/j.cub.2021.06.070
Teunissen, N., S.A. Kingma, M.L. Hall, N. Hidalgo Aranzamendi, J. Komdeur & A. Peters, 2018. More than kin: subordinates foster strong bonds with relatives and potential mates in a social bird. Behavioral Ecology 29: 1316-1324. Doi: 10.1093/beheco/ary120
Kingma, S.A., M.L. Hall, E. Arriero & A. Peters, 2010. Multiple benefits of cooperative breeding in purple-crowned fairy-wrens: a consequence of fidelity? Journal of Animal Ecology 79: 757-768. Doi: 10.1111/j.1365-2656.2010.01697.x

Zelfmoord op commando

Paardenhaarworm manipuleert bidsprinkhaan met diens eigen genen

Bidsprinkhaan Tenodera angustipennis is gastheer van paardenhaarwormen

Paardenhaarwormen, die als larve parasitair leven in verschillende insecten, drijven hun gastheer tot zelfmoord. Tappei Mishina en collega’s vroegen zich af hoe ze aan de middelen komen om dat voor elkaar te krijgen.

Een sterk en gruwelijk voorbeeld van parasieten die hun gastheer manipuleren vormen paardenhaarwormen. Als larven leven ze in onder meer krekels, sprinkhanen en bidsprinkhanen, maar als volwassen wormen leven ze vrij in water. Om daar te geraken, brengen ze hun ongelukkige gastheer tot een zelfdestructieve daad: hij springt in het water. Paardenhaarwormen kunnen het gedrag van hun gastheer zo ingrijpend ontregelen dankzij genen die ze van hem hebben opgepikt, tonen Tappei Mishina en collega’s aan.

In het water paren volwassen paardenhaarwormen (Nematomorpha) in een kluwen van mannetjes en vrouwtjes; ze worden daarom ook wel gordiaanse wormen genoemd. De vrouwtjes leggen vervolgens eitjes waaruit microscopisch kleine larven komen. Om zich verder te kunnen ontwikkelen moeten die naar gastheer-insecten die op het droge leven. De gastheren kunnen de larfjes direct met hun voedsel binnenkrijgen of via een ‘transporteur’ zoals een eendagsvlieg. Dit insect komt als larve in het water met paardenhaarworm-larven in aanraking, vliegt als volwassen eendagsvlieg uit en kan dan worden gepakt door een gastheer-insect, dat zo met een parasitaire paardenhaarworm-larve geïnfecteerd raakt.

Horror

En dan begint een horrorverhaal. De paardenhaarworm-larve groeit uit tot een uiterst dunne worm die een aantal keer de lengte van de gastheer kan bereiken. Tegen de tijd dat de parasiet rijp is, dwingt hij zijn gastheer tot onnatuurlijk gedrag, waarmee die niet meer baas is over zichzelf. Hij begint te dwalen totdat hij op water stuit. Dan gaat hij erin, vaak met de dood tot gevolg. Als hij het overleeft, is hij onvruchtbaar.

Chordodes paardenhaarworm is langer dan zijn gastheer

Maar de worm is in zijn element. Hij kronkelt uit het insectenlijf en gaat op zoek naar soortgenoten. Als de gastheer in het water wordt aangevallen door een roofzuchtig waterbeestje voordat de worm eruit is, dan komt die versneld naar buiten. En mocht de gastheer door een vis of kikker worden ingeslikt, dan weet de worm ook nog uit die vis of kikker te ontsnappen.

Hoe kunnen paardenhaarwormen het gedrag van hun gastheren, waar ze evolutionair gezien ver van af staan, zo ingrijpend manipuleren, vroeg Mishina zich af.

Zijn onderzoek aan de bidsprinkhaan Tenodera angustipennis en de paardenhaarworm Chordodes fukuii laat zien dat de worm zich de biochemie van zijn gastheer letterlijk heeft eigengemaakt.

Expressiepatroon

De onderzoekers gingen allereerst na welke genen in de paardenhaarworm en in het brein van de bidsprinkhaan geactiveerd of juist uitgeschakeld zijn, en hoe dat patroon verandert tijdens de manipulatie. Ze constateerden dat alleen bij de worm het expressiepatroon verandert: tijdens manipulatie worden vele genen afgelezen om tot eiwit te worden vertaald die eerst inactief waren, terwijl andere genen juist worden uitgezet. De worm produceert eiwitten om het brein van de bidsprinkhaan te beïnvloeden, is de conclusie.

Vervolgens vergeleken ze genen van Chordodes-soorten met gegevens van bekende genen en eiwitten die zijn opgeslagen in databanken. Dat leverde een verrassend resultaat op: ruim 1400 genen van de parasieten komen sterk overeen met genen van bidsprinkhanen. Het zijn vooral deze genen die tijdens manipulatie van expressie veranderen; de meeste worden sterker geactiveerd, andere onderdrukt. Andere paardenhaarwormen dan Chordodes-soorten, die andere gastheren hebben, bezitten deze bidsprinkhaan-genen niet.

Overdracht van genen

Het lijkt erop dat Chordodes in de loop van zijn evolutionaire geschiedenis genen van zijn gastheren, bidsprinkhanen, heeft opgepikt, en niet zo’n beetje ook. Dat gebeurde niet een keer, maar vele malen. Het is niet gek dat de eiwitten waar deze genen voor coderen iets teweegbrengen in bidsprinkhanen.

Genoverdracht van dier op dier: dat is een bijzonder en, voor zover we weten, heel zeldzaam verschijnsel. Wie weet speelt het in andere gevallen van gastheermanipulatie ook een rol, opperen de onderzoekers.

Willy van Strien

Foto’s: ©Takuya Sato
Groot: bidsprinkhaan Tenodera angustipennis
Klein: bidsprinkhaan Tenodera angustipennis en Chordodes-paardenhaarworm

Een griezelfilmpje over paardenhaarwormen op YouTube

Bronnen:
Mishina, T., M-C. Chiu, Y. Hashiguchi, S. Oishi, A. Sasaki, R. Okada, H. Uchiyama, T. Sasaki, M. Sakura, H. Takeshima & T. Sato, 2023. Massive horizontal gene transfer and the evolution of nematomorph-driven behavioral manipulation of mantids. Current Biology, 19 oktober online. Doi: 10.1016/j.cub.2023.09.052
Sánchez, M.I., F. Ponton, D. Missé, D.P. Hughes & F. Thomas, 2008. Hairworm response to notonectid attacks. Animal Behaviour 75: 823-826. Doi: 10.1016/j.anbehav.2007.07.002
Ponton, F., C. Lebarbenchon, T. Lefèvre, D.G. Biron, D. Duneau, D.P. Hughes & F. Thomas, 2006. Parasite survives predation on its host. Nature 440: 756. Doi: 10.1038/440776a
Biron, D.G., L. Marché, F. Ponton, H.D. Loxdale, N. Galéotti, L. Renault, C. Joly & F. Thomas, 2005. Behavioural manipulation in a grasshopper harbouring hairworm: a proteomics approach. Proceedings of the Royal Society B 272: 2117-2126. Doi: 10.1098/rspb.2005.3213

Promotie voor aardhommel-werkster

Als de koningin wegvalt, kan een werkster het overnemen

Als aardhommel-koningin wegvalt, kan een werkster het overnemen

Normaal gesproken paren aardhommel-werksters niet. Maar als de koningin wegvalt kan dat wel gebeuren, laten Mingsheng Zhuang en collega’s zien. Zo kan de kolonie voortbestaan.

Een bijenkoningin paart en legt eitjes; bevruchte eitjes ontwikkelen zich tot vrouwtjes en onbevruchte eitjes worden mannetjes. Haar werksters onthouden zich van voortplanting; zij verdedigen het nest, verzorgen het broed en halen voedsel. Dankzij deze strakke werkverdeling draait een kolonie goed. Zouden werksters immers ook eitjes gaan leggen, dan zou er te weinig werk worden verricht. Omdat de nakomelingen van de koningin aan elkaar verwant zijn, delen werksters in het voortplantingssucces van de koningin. Ze hebben geen spermatheca, het zakje waarin vrouwtjes na paring het sperma opslaan, en kunnen niet paren. Eens een werkster, altijd een werkster.

Tenminste: zo gaat het bij honingbijen.

Maar het geldt niet voor alle bijensoorten die in kolonies met taakverdeling tussen koningin en werksters leven, oftewel ‘eusociale’ soorten. Bij hommels (die tot de bijen behoren) hebben werksters wel een spermatheca.

Waar dat goed voor is, was een raadsel. Nu betogen Mingsheng Zhuang en collega’s dat hommelwerksters soms tot koningin promoveren.

Kunstmatige inseminatie

Zhuang laat zien dat werksters van meerdere hommelsoorten een spermatheca hebben die functioneert. Toen hij werksters kunstmatig insemineerde, reageerden zij op dezelfde manier als koninginnen. Ze legden bevruchte eitjes waaruit dochters kwamen en stichtten een kolonie. Hij denkt dat werksters van alle hommelsoorten nog een functionele spermatheca hebben, ook al bestaan hommels al tientallen miljoenen jaren als eusociale groep.

De logische volgende vraag is dan of hommelwerksters daadwerkelijk kunnen paren en als koningin optreden. En onder welke omstandigheden ze dat dan doen.

De onderzoekers hebben hun onderzoek grotendeels gedaan aan de aardhommel, Bombus terrestris. Deze soort, die voorkomt in Europa, Noord-Afrika en delen van Azië, heeft kolonies die één jaar bestaan. In het voorjaar start elke koningin die heeft gepaard en overwinterd in haar eentje een kolonie. Ze maakt een nest in de grond, legt eitjes en zorgt voor de larven die uitkomen. Die ontwikkelen zich tot werksters. Als die er eenmaal zijn, houdt de koningin zich verder alleen nog maar bezig met eitjes leggen. De kolonie groeit tot een omvang van honderden werksters.

Aan het eind van het seizoen legt de koningin eitjes waaruit zich mannetjes ontwikkelen en verschijnen er jonge koninginnen. Ook werksters gaan dan eitjes leggen, die onbevrucht zijn en dus mannetjes opleveren. Jonge koninginnen vertrekken, paren en zoeken een plek om te overwinteren. Mannetjes en werksters gaan dood.

Vervanging

Werksters van de aardhommel paren normaal gesproken niet. Maar ze kunnen het wel, zo blijkt uit de experimenten van Zhuang, als ze een tijdje van koningin en eitjes-leggende werksters gescheiden zijn geweest. Hierin verschillen ze van jonge koninginnen, die zo’n afzonderingsperiode niet nodig hebben. En als een werkster voor isolatie langer dan een etmaal in gezelschap van nestgenoten is geweest, is een omschakeling niet meer mogelijk. De mogelijkheid om promotie te maken is dus maar beperkt. Bovendien, zo blijkt, is de kans klein dat werksters een paring overleven.

Maar het is misschien voldoende, denken Zhuang en collega’s, om voor vervanging te kunnen zorgen en de kolonie te redden als een koningin voortijdig wegvalt; die kans is waarschijnlijk vrij groot. In dat geval gaan werksters eitjes leggen waar vroege mannetjes uit komen en als één van de werksters dan de rol van koningin overneemt door te paren en dochters te krijgen, kan de kolonie het seizoen afmaken. Dat verklaart volgens hen dat werksters een functionele spermatheca behouden hebben. Of zo’n vervanging in het wild vaak voorkomt, is moeilijk na te gaan, schrijven ze. Je zou dan kolonies moeten opsporen en uitgraven en dna-onderzoek doen.

Kleiner

Waarom stapt een werkster niet uit de kolonie om voor zichzelf te beginnen? Ze zou dan snel nadat ze is uitgekomen moeten vertrekken, een mannetje treffen en de paring overleven. Maar werksters zijn veel kleiner dan koninginnen en kunnen minder eitjes leggen. Als werkster deel uitmaken van een grote kolonie zal meer voortplantingssucces opleveren dan als koningin aan het hoofd te staan van een kleine kolonie.

Willy van Strien

Foto: Koningin aardhommel op winterlinde. Ivar Leidus (Wikimedia Commons, Creative commons CC BY-SA 4.0)

Bron:
Zhuang. M., T.J. Colgan, Y. Guo, Z. Zhang, F. Liu, Z. Xia, X. Dai, Z. Zhan, Y. Li, L. Wang, J. Xu, Y. Guo, Y. Qu, J. Yao, H. Yang, F. Yang, X. Li, J. Guo, M.J.F. Brown & J. Li, 2023. Unexpected worker mating and colony founding in a superorganism. Nature Communications 14: 5499. Doi: 10.1038/s41467-023-41198-6

« Oudere berichten

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders NorenBoven ↑