Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

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

Alleen als het fris is

Kleine leverbot verandert mier in zombie, maar niet overdag

op last van de kleine leverbot klimt de kale bosmier de vegetatie in

Larven van de kleine leverbot, een parasiet, moeten overstappen van mier naar hert. Ze sturen het gedrag van geïnfecteerde mieren om de kans op die overstap te maximaliseren, melden Simone Nordstrand Gasque en Brian Fredensborg.

Een mier die is geparasiteerd door larven van de kleine leverbot is zichzelf niet. Op gezag van de parasiet klimt hij omhoog in het gras en blijft daar onbeweeglijk zitten. Zo komt de parasiet makkelijker terecht in de gastheer waarin hij volwassen wordt, een grazer. De manipulatie is complex, laten Simone Nordstrand Gasque en Brian Fredensborg zien: alleen als het fris is zit een geïnfecteerde mier boven; als het warm is, komt hij terug en gedraagt hij zich normaal.

De kleine leverbot (Dicrocoelium dendriticum, een platworm) heeft een ingewikkelde levenscyclus met drie larvenstadia in drie verschillende gastheren; buiten een gastheer kan hij niet leven. Hij ontwikkelt zich achtereenvolgens in een landslak, een mier en een grazend zoogdier, zoals hert, schaap of koe. Hij moet dus een aantal keer overstappen.

Galwegen

Kleine leverbot leeft in lever van grazers als hij volwassen is

Volwassen leverbotten leven in galwegen in de lever van grazers. Ze paren en maken eitjes aan die met de ontlasting naar buiten komen. De eitjes worden opgepikt door een landslak die van de uitwerpselen eet. Uit de eitjes komen in het slakkenlijf de zogenoemde miracidium-larven. Zij vermenigvuldigen zich aseksueel en er verschijnen duizenden larven van een volgend stadium, de cercaria-larven. Zij kruipen naar de long van de slak, waar ze worden verpakt in slijmballen.

De slak hoest de slijmballen op, en dan is de volgende gastheer aan de beurt. Ook die komt uit zichzelf: de slijmballen zijn smakelijke hapjes voor mieren, die ze meenemen naar hun nest. Volwassen mieren en larven eten ervan en raken besmet. In mieren ontwikkelen de cercaria-larven zich tot een volgend stadium, de metacercaria-larven.

Opoffering

En dan staat de lastigste overstap op het programma, die nodig is om de cyclus te voltooien: van mier terug naar grazer. Dat gaat niet zomaar. Mieren zitten in hun nest of lopen rond, vooral over de bodem. Daar neemt een grazer geen hap van. Hier zou de cyclus spaak kunnen lopen, maar nu grijpt de parasiet in.

De larven – het kunnen er honderden zijn – kapselen zich veilig in in het achterlijf van de mier. Maar één van hen verhuist naar een zenuwknoop in de kop van de mier. Hoe hij het precies doet is onduidelijk, maar deze larve krijgt controle over het gedrag van de mier. Die klimt als een zombie zonder reden omhoog in een grasspriet en bijt zich vast; de kaken gaan op slot. En zo kan een grazend dier de mier met de larven aan boord samen met het gras binnenkrijgen.

De larve die de overstap mogelijk maakte, sterft in de maag van de grazer. Hij heeft zich opgeofferd voor de andere. Die komen op een veilige plek uit hun kapsel, ontwikkelen zich tot volwassen wormen en nestelen zich in de galwegen van de grazer: de cirkel is rond.

Het is al bijzonder dat een parasiet het gedrag van zijn gastheer zo ingrijpend verandert. Maar de kleine leverbot gaat nog verder dan dat: hij zorgt ervoor dat de verandering alleen tot uiting komt als dat zin heeft.

Uitgekiend

Gasque en Fredensborg deden onderzoek naar het gedrag van de kale bosmier (Formica polyctena) na infectie met de kleine leverbot in bossen in Denemarken, waar reeën leven. Ze laten zien dat een besmette mier zich alleen boven in de vegetatie vastbijt en blijft zitten als het fris is, dus ’s morgens vroeg en ’s avonds. Overdag laat hij los, gaat naar beneden en doet weer net als de andere mieren.

Het is de temperatuur die bepaalt of een geïnfecteerde mier zichzelf is of een zombie wordt, zo blijkt. Het tijdstip van de dag, de luchtvochtigheid en de hoeveelheid zonlicht doen er niet toe. Hoe warmer het is, hoe minder besmette mieren hoog in de vegetatie zitten. Alleen aan het eind van het seizoen, als het overdag fris blijft, blijven veel geïnfecteerde mieren de hele dag zitten.

Vanuit het oogpunt van de parasiet is dat gunstig. Want op warme dagen zou een vastgeklemde mier oververhit kunnen raken en doodgaan, en dan overleven ook de parasitaire larven niet. Aangezien herten vooral in de schemering grazen, heeft het geen zin om dat risico te nemen. Het is beter om de mier dan zijn mierengang te laten gaan, en hem pas ’s avonds weer omhoog te sturen.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: geïnfecteerde kale bosmier, Formica polyctena. ©Simone Nordstrand Gasque
Klein: kleine leverbot (Dicrocoelium dendriticum), volwassen vorm. D. Drew (Wikimedia Commons, Public Domain)

Bron:
Gasque, S.N. & B.L. Fredensborg, 2023. Expression of trematode-induced zombie-ant behavior is strongly associated with temperature. Behavioral Ecology, 24 augustus online. Doi: 10.1093/beheco/arad064

Samenwerking in plaats van bedrog

Stinkende Gastrodia-orchidee biedt voedsel voor vliegenlarven

Gastrodia foetida levert zijn bestuivers een wederdienst

Gastrodia foetida lokt voor de bestuiving vliegenvrouwtjes die normaliter op paddenstoelen afkomen om daar hun eitjes te leggen. De orchidee lijkt een bedrieger, maar is dat toch niet, ontdekte Kenji Suetsugu.

Veel orchideeën zijn bedriegers. Waar de meeste planten samenwerken met insecten en hen nectar aanbieden als beloning voor de bestuiving, laten zulke orchideeën de bloemen bestuiven zonder daar een beloning tegenover te stellen. Ze lokken hun bestuivers met valse voorwendsels. Zo doen sommige orchideeën zich voor als vrouwtjesinsecten om mannetjes te misbruiken die willen paren en bij hun vergeefse pogingen stuifmeel van de ene bloem oppikken en op een volgende achterlaten.

Een ander soort bedrog plegen orchideeën van het geslacht Gastrodia. Zij lokken vliegenvrouwtjes die eitjes willen leggen door de geur na te bootsen van materiaal waarin vliegenlarven opgroeien, zoals gistende vruchten of halfvergane paddenstoelen. Maar de belofte is vals, blijkt als de vrouwtjes op deze bloemen afkomen. Als ze er eitjes op leggen, wat ze zelden doen, gaan de larven die eruit komen dood van honger.

Een uitzondering is Gastrodia foetida, ontdekte Kenji Suetsugu.

In de val

Gastrodia foetida is een zeldzame plant uit de bossen van Japan en Taiwan. Net als bij andere Gastrodia-soorten hebben de planten geen gewone bladeren en de sappige bloem stelt in onze ogen niet veel voor: hij is onopvallend en bruin. Maar voor vrouwtjes van sommige vliegensoorten is de bloem zeer aantrekkelijk vanwege zijn muffe geur; foetida betekent stinkend. Een veel geziene bezoeker is Drosophila bizonata, een soort waarvan de larven zich in rottende paddenstoelen ontwikkelen.

Drosophila bizonata vrouwtje met stuifmeel

Als een vliegenvrouwtje de bloem ingaat, buigt de holle lip in de bloem omhoog naar het zuiltje dat de stamper en meeldraden draagt. Het vrouwtje zit vast in de buis die daardoor tussen zuiltje en lip ontstaat. Om uit die val te ontsnappen moet ze door een nauwe opening langs de meeldraden kruipen, en dan plakt het stuifmeel, dat in twee klompjes is samengepakt, op haar rug (tenzij er al een andere vlieg geweest was, want dan zijn de klompjes weg). Als ze daarna een andere bloem bezoekt en weer opgesloten raakt, komen die stuifmeelklompjes op de stamper terecht en zal die bloem veel zaadjes maken. Dat gaat bij de andere Gastrodia-soorten net zo.

Bloemen vergaan

Maar in tegenstelling tot die andere soorten, is de stinkende orchidee wel degelijk een geschikte plek om eitjes te leggen. Suetsugu vond vaak eitjes op bloemen van Gastrodia foetida waar een vliegenvrouwtje was geweest. En het bijzondere was, dat die eitjes uitkomen en dat de larven niet doodgaan, maar goed groeien. Drie of vier dagen na bestuiving vallen de bloemen af en blijft alleen het vruchtbeginsel op de plant achter. Terwijl de bloemen op de bodem vergaan, eten de larven ervan tot ze volgroeid zijn en verpoppen. Twee weken na bestuiving komen ze als volwassen vliegen tevoorschijn.

Hoewel de larven van Drosophila bizonata paddenstoel-eters zijn, voorzien deze bloemen kennelijk in hun behoefte.

Wederzijdse dienstverlening

Waarom de paddenstoel-etende vliegenlarven het ook op deze bloemen goed doen, is niet duidelijk. Het kan te maken met het feit dat de orchidee zijn suikers niet zelf kan maken door middel van fotosynthese, zoals normale planten, want hij heeft niet de groene bladeren die daarvoor nodig zijn. In plaats daarvan steelt hij suikers van schimmels. Misschien, suggereert Suetsugu, heeft het plantenweefsel daardoor chemische overeenkomsten met dat van paddenstoelen.

Hoe het ook zij, Gastrodia foetida lijkt van bedrog weer te zijn teruggegaan naar samenwerking met bestuivers, maar met een andere beloning dan nectar. Vliegjes bestuiven de bloemen en het sappige bloemweefsel in ontbinding doet daarna dienst als voedsel voor hun larven. Het is de eerste keer dat deze vorm van beloning is aangetoond.

De samenwerking is voor de plant onmisbaar, maar voor de vlieg niet; die kan zijn eitjes ook gewoon op paddenstoelen leggen.

Willy van Strien

Foto’s: ©Kenji Suetsugu
Eerste: Gastrodia foetida
Tweede: Drosophila bizonata zit met stuifmeel op de rug in de bloem; de val (boven het zuiltje, onder de bloemlip) staat open

Zie ook:
Vogelorchideeën doen zich voor als vrouwtjeswesp
Gastrodia pubilabiata ruikt als een opgroeiplaats voor vliegenlarven, maar is het niet

Bron:
Suetsugu, K., 2023. A novel nursery pollination system between a mycoheterotrophic orchid and mushroom-feeding flies. Ecology, 23 augustus online. Doi: 10.1002/ecy.4152

Klever

Jagende trompetvis schaduwt andere vis om ongezien te blijven

Trompetvis kan prooien dichter benaderen door andere vis te schaduwen

Door heel dicht op een andere vis te zwemmen kan de trompetvis zijn prooien dichter benaderen zonder dat die dat door hebben. Het werkt, zagen Samuel Matchette en collega’s.

Om zijn prooien met een aanval te ‘verrassen’ houdt een trompetvis zich onzichtbaar. De lange, uiterst dunne vis, doorgaans ruim een halve meter lang, wacht vaak in verticale houding tussen koralen en sponzen tot prooidieren zo dicht in de buurt komen dat hij kan toeslaan; zijn prooien zijn kleinere vissen en garnalen. Doordat de trompetvis al wachtend de kleur van de achtergrond aanneemt, valt hij niet op.

Maar die strategie is onbruikbaar in water waar weinig dekking is. Daar past hij een andere camouflage-truc toe: hij schaduwt een ongevaarlijke vis door heel dicht op hem mee te zwemmen. En dat werkt goed, laten Samuel Matchette en collega’s zien: prooidieren zien de vijand niet aankomen.

Duidelijke reactie

De trompetvis, Aulostomus maculatus, is familie van zeepaarden en zeenaalden; hij leeft in het westelijke deel van de Atlantische Oceaan. Het was al bekend dat hij vaak aan andere vissen kleeft als hij zwemt. Hij hangt dan bijvoorbeeld gebogen boven de rug van een grote vis en heeft de kleur van die vis. Het idee bestond al dat zo zijn kenmerkende profiel verdwijnt en hij zijn prooien ongemerkt kan benaderen. Vissen waar hij aan kleeft zijn meestal ongevaarlijke planteneters, zoals papegaaivissen, waar prooidieren niet voor vluchten. 

Maar de vraag was nog wel: werkt het echt? Stelt het de trompetvis in staat om zijn prooien ongezien dichter te benaderen?

De onderzoekers deden rond de koraalriffen bij Curaçao proeven die deze vragen bevestigend beantwoorden.

Ze bestudeerden het verdedigingsgedrag van tweekleurige koraaljuffers (Stegastes partitus). Deze vissen leven in kolonies, staan op het menu van de trompetvis en reageren duidelijk als ze een roofvis zien: enkele visjes inspecteren de roofvis en dan zoeken ze allemaal snel een schuilplaats op.

Modellen

Matchette en collega’s confronteerden kolonies van de koraaljuffers met een driedimensionaal geprint en geverfd model van een trompetvis alleen, een papegaaivis alleen of een papegaaivis met een trompetvis eraan vastgeplakt. Ze trokken die modellen boven een kolonie langs, een per keer, en filmden de reactie.

De koraaljuffers schrokken, zoals te verwachten is, niet erg van een papegaaivis die alleen langs gleed. Ze reageerden daarentegen sterk op een trompetvis alleen; ze inspecteerden die uitvoerig en trokken zich snel terug.

En de combinatie van papegaaivis en trompetvis? Die riep geen sterkere reactie op dan een papegaaivis alleen. Conclusie: tweekleurige koraaljuffers hebben een trompetvis niet in de gaten als hij een papegaaivis schaduwt. De camouflage-truc – zich verschuilen door aan een bewegende vis te kleven – werkt goed.

Dat wil zeggen: zo lang de papegaaivis de klever tolereert. Vaak jaagt hij hem weg.

Willy van Strien

Foto: Trompetvis. Becky A. Dayhuff (Public Domain)

Schaduwgedrag op YouTube

Bronnen:
Matchette, S.R., C. Drerup, I.K. Davidson, S.D. Simpson, A.N. Radford & J.E. Herbert-Read, 2023. Predatory trumpetfish conceal themselves from their prey by swimming alongside other fish. Current Biology 33: R781-R802. Doi: 10.1016/j.cub.2023.05.075
Aronson, R., 1983. Foraging behavior of the west Atlantic trumpetfish, Aulostomus maculatus: use of large, herbivorous reef fishes as camouflage. Bulletin of Marine Science 33: 166-171.

« Oudere berichten

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders NorenBoven ↑