Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Maand: april 2014

Geef hier!

23 april 2014 /

Stofluis-vrouwtjes halen sperma op – met een ‘vrouwelijke penis’

De vrouwtjes van sommige stofluis-soorten hebben een penisachtig orgaan waarmee ze de mannetjes penetreren om sperma te bemachtigen. Daar is een goede verklaring voor, denken Kazunori Yoshizawa en collega’s.

Enkele soorten stofluizen hebben de seksrollen drastisch omgekeerd. De rolwisselaars zijn vier Neotrogla-soorten, waaronder Neotrogla curvata. Het zijn piepkleine insecten, verwant aan de beestjes die je vaak ziet kruipen tussen de bladzijden van een boek. Deze vier soorten stofluizen houden zich verborgen in kurkdroge grotten in Brazilië, waar ze leven van vleermuispoep en vleermuislijken. Dat voedsel is doorgaans zeer schaars.

En dat, denken Kazunori Yoshizawa en collega’s, was de aanleiding om het rolpatroon om te draaien.

Gretige vrouwtjes

Om hun nageslacht een goede start te geven, verpakken mannetjes hun sperma in flinke, voedzame pakketjes. Vrouwtjes nemen daar voedingsstoffen uit op en kunnen daardoor meer of grotere eitjes produceren. Geen wonder dat vrouwtjes graag veelvuldig paren: extra voedsel is altijd welkom. Maar de mannetjes zijn niet zo happig, want het kost ze veel energie om een spermapakket te maken. Gevolg: er zijn veel meer vrouwtjes die willen paren dan beschikbare mannetjes. Omdat vrouwtjes niet makkelijk sperma krijgen, ontwikkelden ze een manier om het te gaan halen.

Bij de meeste andere diersoorten zijn juist paringsbereide mannetjes in de meerderheid. Zij kunnen met elke paring extra nakomelingen verwekken, terwijl vrouwtjes al na een of enkele keren voldoende sperma hebben opgeslagen om al hun eitjes te bevruchten. Veelvuldig paren is voor vrouwtjes normaal gesproken een verspilling van tijd en energie. Veel soorten hebben dan ook het gebruikelijke rolpatroon, met vrouwtjes die terughoudend en kieskeurig zijn en mannetjes die moeite moeten doen om hen te verleiden. Het verschil in paringsbehoefte is bij sommige soorten heel groot – en mannen kunnen dan dwang toepassen.

Extreem

Maar bij de grotbewonende Neotrogla-stofluizen hebben de vrouwtjes juist de grootste behoefte, vanwege de voedzame spermapakketjes. Daardoor zijn de rollen omgekeerd: de vrouwtjes zijn gretig, de mannetjes terughoudend. Dat deze vrouwtjes sperma gaan halen, verbaasde me daarom niet helemaal.

Er zijn meer soorten met een omgekeerd rolpatroon, en er zijn zelfs nog wat soorten waarbij dat zo ver gaat dat de vrouwtjes een penisachtig orgaan hebben. De onderzoekers zelf noemen bepaalde mijten en kevers.
Daarnaast is er de hermafrodiete platworm Bdellocephala punctata. Hermafrodiet wil zeggen dat een dier tegelijkertijd man en vrouw is. Hij maakt zowel eicellen als zaadcellen en heeft vrouwelijke en mannelijke geslachtsorganen. Bdellocephala punctata-platwormen hebben geen functionele mannelijke penis om bij elkaar sperma in te brengen, maar een vrouwelijke penis waarmee ze sperma uit elkaar opzuigen. Deze dieren, is het idee, paren veel liever in een vrouwelijke dan in een mannelijke rol.

De Neotrogla-stofluizen hebben de rolwisseling extreem ver doorgevoerd en bezitten een unieke, complex gebouwde ‘vrouwelijke penis’.

Overhevelapparaat

Tijdens de paring zit het vrouwtje op het mannetje. Ze brengt haar ‘vrouwelijke penis’ diep in zijn ‘mannelijke vagina’ waar hij precies in past. De ‘penis’ zwelt op en verankert zich met harde stekels in het mannetje. De tip komt uit bij de opening van zijn zaadleider en zo bemachtigt ze spermapakketjes. Een hardhandige en dwingende aanpak, die bovendien lang duurt; bij Neotrogla curvata meer dan twee volle etmalen.

Vraag is wel of je het vrouwelijk apparaat van deze Neotrogla-stofluizen een penis kunt noemen. Het is een kwestie van  definities. Als penis staat voor mannelijk geslachtsorgaan, kan een vrouwtje er natuurlijk geen hebben. Maar als je hem ziet als een buis om zaadcellen over te hevelen van mannetje naar vrouwtje, dan kan het wel.
Voor wie het graag zuiver houdt: er zijn ook aparte namen. Een vrouwelijke penis heet een gynosoom, een mannelijke penis een fallosoom.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: parend koppel Neotrogla curvata, vrouwtje boven, mannetje onder. Rodrigo Ferreira.
Klein: penis van vrouwtje Neotrogla curvata. De stekels zijn rood, groen en paars ingekleurd. Kazunori Yoshizawa.

Bronnen:
Yoshizawa, K., R.L. Ferreira, Y. Kamimura & C. Lienhard, 2014. Female penis, male vagina, and their correlated evolution in a cave insect. Current Biology 24, 5 mei. Doi: 10.1016/j.cub.2014.03.022
Klimov, P.B. & E.A. Sidorchuk, 2011. An enigmatic lineage of mites from Baltic amber shows a unique, possibly female-controlled, mating. Biological Journal of the Linnean Society 102: 661-668. Doi: 10.1111/j.1095-8312.2010.01595.x
Anthes, N., A. Putz & N.K. Michiels, 2006. Sex role preferences, gender conflict and sperm trading in simultaneous hermaphrodites: a new framework. Animal Behaviour 72:1-12. Doi: 10.1016/j.anbehav.2005.09.017

Vorstelijk onthaal

15 april 2014 /

Rupsen van blauwtjes misleiden mieren met geur en geluid

Rupsen van pimpernelblauwtjes en gentiaanblauwtjes leven als parasieten in een mierennest, profiterend van de mierenmaatschappij. De mieren hebben niets in de gaten omdat de rupsen dezelfde geur dragen als zij. De rupsen houden de mieren zelfs dubbel voor de gek, schrijven Marco Sala en collega’s, want ze doen ook nog eens het geluid van een mierenkoningin na. Op een uitgekiende manier.

De vrouwtjes van de blauwtjes leggen ’s zomers eitjes op de bloemen van hun waardplanten. Voor het pimpernelblauwtje is dat de grote pimpernel, het gentiaanblauwtje kiest de klokjesgentiaan. De jonge rupsjes eten een of twee weken van de bloemen. Dan laten ze zich op de grond vallen en wachten tot er een mier langskomt die hen meeneemt naar het nest; daarin kunnen ze verder opgroeien.
Die vondelingstrategie is nogal riskant. Lang niet alle rupsen worden gevonden, geadopteerd en geaccepteerd. Maar de rupsen die in een mierennest worden opgenomen, zitten gebeiteld. Ze leven in een klein paradijs: het is er droog en warm en tamelijk veilig voor roofvijanden. En er is voedsel beschikbaar. De blauwtjes hebben zich volkomen afhankelijk gemaakt: de rupsen kunnen alleen maar opgroeien in een mierennest.

Geurprofiel

De twee blauwtjes buiten de mieren op verschillende manieren uit. De rups van het pimpernelblauwtje gedraagt zich als een rover en eet mierenlarven op. De rups van het gentiaanblauwtje is geraffineerder. Hij laat zich door de werksters voeden alsof hij een mierenlarve is; hij gedraagt zich als een koekoeksjong.
De rupsen verblijven elf of 23 maanden in het nest en worden in die tijd honderd keer zo zwaar als ze bij aankomst waren. Dan verpoppen ze en tenslotte vertrekken ze als volwassen vlinder. Bovengronds begint de cyclus opnieuw.

En de mieren, zitten die al die tijd te suffen? Dat doen ze doorgaans niet, maar deze indringers kunnen ze niet ontmaskeren omdat ze het geurprofiel van de mierenkolonie nabootsen, zo was al langer bekend. De mieren beschouwen hen daardoor als eigen.

Rommelend geluid

Nu blijkt uit onderzoek van Marco Sala en collega’s dat de rupsen bovendien eerbied afdwingen door het geluid te imiteren dat een koningin maakt. Voor een koningin zijn werksters tot alles bereid.
Het team deed onderzoek aan vlinders en mieren afkomstig van natte graslanden in Noord Italië, waar zowel grote pimpernel als klokjesgentiaan groeien. Pimpernelblauwtje en gentiaanblauwtje parasiteren daar op dezelfde gastheer, de moerassteekmier. Die leeft in kolonies met meerdere koninginnen. De onderzoekers namen het geluid op van mieren (zowel werksters als koninginnen) en rupsen (voor en na adoptie). Ze speelden de geluiden af om te zien hoe mierenwerksters erop reageren.

De mieren ‘striduleren’ door een stekel op hun achterlijf over een harde, geribbelde plaat te strijken. Dat geeft een rommelend geluid. Het geluid van een koningin is lager en luider dan dat van de werksters, en het wekt een sterke reactie bij haar werksters op. Lieten de onderzoekers het geluid van een koningin klinken uit een begraven speaker, dan gingen werksters op de plek van de speaker af, betastten die plek met hun antennen en namen een beschermende houding aan.

Luidruchtig of juist niet

De rupsen van pimpernelblauwtje en gentiaanblauwtje maken min of meer dezelfde geluiden als de mieren, maar ze doen dat op een andere manier: door lucht in hun luchtbuisjes samen te persen. Het rupsengeluid lijkt meer op het geluid van een koningin dan op dat van een werkster.
Rupsen maken het geluid vooral als ze iets van de mieren gedaan moeten krijgen, laat het onderzoek van Sala zien.

Wachtend op adoptie is een rups van het pimpernelblauwtje luidruchtig. De werksters reageren op zijn ‘geroep’ zoals op koninginnengeluid, al is hun reactie wat minder sterk. De rups lijkt te moeten roepen om de mieren over te halen om hem mee te nemen. Dat doen ze namelijk niet zomaar. Er komt een ritueel bij kijken dat uren kan duren. Het geurprofiel van deze rupsen is kennelijk niet goed genoeg. De rupsen produceren nectar om de mieren te paaien, maar ook dat is niet voldoende.

Een rups van het gentiaanblauwtje laat zich voor adoptie nauwelijks horen. Zijn geurprofiel is in orde, dus de mieren nemen hem makkelijk mee. Geluid voegt voor hem niet zoveel toe.

In het nest

Eenmaal in het nest houdt een rups van het pimpernelblauwtje zich veel rustiger. Met zijn roversstrategie moet hij ook niet opvallen. Hij leeft verborgen in een kamertje achteraf en gaat er af en toe op uit om mierenlarven te eten.

Een rups van het gentiaanblauwtje – met zijn strategie van koekoeksjong – vraagt na adoptie juist alle aandacht. Hij mengt zich onder de mierenlarven en bedelt net als zij om voer. De mierenlarven maken daar geen geluid bij, maar de indringer wel. Werksters reageren daar net zo sterk op als op het geluid van een koningin. Door het geluid van een koningin na te doen krijgt een rups een hoge status, stellen de onderzoekers, en zo is hij verzekerd van goede zorg.

Voorkeursbehandeling

Het berggentiaanblauwtje houdt er, net als het gentiaanblauwtje, een koekoekstrategie op na. De rupsen leven in het nest van de kokermier. Ook zij doen het geluid van een koningin na en dat wordt beloond met een voorkeursbehandeling, ontdekte hetzelfde onderzoeksteam enkele jaren geleden. Als voedsel schaars is, krijgt zo’n rups als eerste te eten; wordt het nest verstoord, dan wordt hij als eerste in veiligheid gebracht. Dat zou voor rupsen van het gentiaanblauwtje ook wel eens kunnen gelden.
De rupsen van deze ‘mierenblauwtjes’ zijn niet zomaar te gast in het mierennest. Het zijn gasten die een vorstelijke behandeling krijgen. Of eigenlijk: afdwingen.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Pimpernelblauwtje. Chris van Swaay/de Vlinderstichting
Klein: Moerassteekmier. April Nobile (Wikimedia Commons)

Bekijk een Engelse documentaire over mierenblauwtjes

Bronnen:
Sala, M., L.P. Casacci, E. Balletto, S. Bonelli & F. Barbero, 2014. Variation in butterfly larval acoustics as a strategy to infiltrate and exploit host ant colony resources. PLoS ONE 9: e94341, 9 april online. Doi: 10.1371/journal.pone.0094341
Thomas, J.A., K. Schönrogge, S. Bonelli, F. Barbero & E. Balletto, 2010. Corruption of ant acoustical signals by mimetic social parasites. Maculinea butterflies achieve elevated status in host societies by mimicking the acoustics of queen ants. Communicative & Integrative Biology 3: 169-171. Doi: 10.4161/cib.3.2.10603
Barbero, F., S. Bonelli, J.A. Thomas, E. Balletto & K. Schönrogge, 2009. Acoustical mimicry in a predatory social parasite of ants. The Journal of Experimental Biology 212: 4084-4090. Doi: 10.1242/jeb.032912
Barbero, F., Thomas, J. A., Bonelli, S., Balletto, E. & K. Schönrogge, 2009. Queen ants make distinctive sounds that are mimicked by a butterfly social parasite. Science 323: 782-785. Doi: 10.1126/science.1163583

Jagerspak

9 april 2014 /

Monnikszanger vangt vliegen dankzij flitsende staart

Een opvallend kleurpatroon kan vele functies hebben. Zo krijgt een monnikszanger prooien te pakken dankzij de witte vlekken op zijn olijfgroene staart, schrijft Ronald Mumme.

Met hun kleuren laten vogels aan elkaar zien wie ze zijn: een soortgenoot, een aantrekkelijke partner, een bazig type.  Maar voor de monnikszanger uit Noord Amerika, heeft het kleurpatroon nog een andere functie.
Het is een onrustig vogeltje. Voortdurend spreidt hij snel zijn staartveren even terwijl hij door de struiken scharrelt. Dat is niet voor niets, volgens Ronald Mumme. Steeds als de vogel met zijn staart knipt, flitsen witte vlekken op de buitenste staartveren te voorschijn. Dat geschitter maakt vliegen aan het schrikken. Ze vliegen op, de monnikszanger ziet ze – en hapt toe.

Kunstje leren

Mumme deed experimenten om te laten zien dat het inderdaad zo werkt. Van een aantal vogels maakte hij de witte vlekken op de staart donker met een markeerpen. Deze vogels knipten vervolgens net zo veel met hun staart als niet-behandelde vogels, maar kennelijk schrokken de vliegen daar niet zo van: de vogels grepen er veel minder. Maar met rupsen, die ook geliefde prooien zijn en die niet reageren op flitsende kleuren, hadden behandelde monnikszangers geen moeite. Voor hun jongen brachten ze in verhouding minder vliegen en meer rupsen naar het nest.

Jonge vogels leren het kunstje om vliegen op te jagen als ze zelf voedsel gaan zoeken. De jongen verlaten het nest na 9 dagen, maar het duurt dan nog een paar weken voordat ze voor zichzelf kunnen zorgen. Vanaf 18 dagen leren ze jagen, en dan gaan ze ook met hun staart knippen.

Helemaal nieuw is de ontdekking niet. Roodbuikzangers en meniezangers, ook uit Noord Amerika, hebben een zwart-witte staart en jagen op dezelfde manier op vliegende insecten; dat was al bekend. Maar voor mij was het nieuw dat er vogels zijn die insecten vangen dankzij hun kleurrijke staartveren.

Willy van Strien

Foto: Ken Janes (Wikimedia Commons)

Vrouwtje monnikszanger op YouTube

Bron:
Mumme, R.L., 2014. White tail spots and tail-flicking behavior enhance foraging performance in the Hooded Warbler. The Auk 131: 141-149. Doi: 10.1642/AUK-13-199.1

Stinkend pleegjong

1 april 2014 /

Jonge kuifkoekoek weert roofvijanden uit het nest van z’n pleegouders

Voor zwarte kraaien kan een kuifkoekoeksjong een aanwinst zijn, schrijven Daniela Canestrari en collega’s. Zijn stank houdt roofvijanden op afstand.

Zwarte kraaien in Noord Spanje laten zich gebruiken, zo lijkt het. In bijna driekwart van hun nesten leggen kuifkoekoeken een of enkele eieren, met de bedoeling dat de zwarte kraaien de jongen grootbrengen – en die laten het zo maar gebeuren. Ze jagen kuifkoekoeken niet weg, accepteren hun eieren en zorgen voor de koekoeksjongen.
Vreemd? Volgens Daniela Canestrari en collega’s niet. Want een jonge kuifkoekoek beschermt het nest van zijn pleegouders tegen roofvijanden.

Zwarte kraaien zijn flinke vogels die hun mannetje wel staan, zou je denken. Toch zijn er nogal wat roofvijanden die het op hun eieren en jongen hebben voorzien: katten, steenmarters, haviken, buizerds, raven, gaaien en zwarte kraaien zelf. In slechte jaren mislukken de meeste nesten doordat ze worden leeggeroofd.

Smurrie

Maar de kans op mislukken blijkt veel kleiner te zijn als er een jonge kuifkoekoek aan boord is. Want als die wordt lastiggevallen, scheidt hij een bijtende, stinkende smurrie af. Het lijkt op poep, maar dat is het niet; het komt uit een speciale klier. Die smurrie ontneemt roofvijanden alle lust om toe te slaan, denken de onderzoekers. Ze boden halfwilde katten, tamme kraaien en valken uit een valkenhouderij vlees aan dat met dit goedje was ingesmeerd. De dieren aten er niet van. Roofvijanden zullen een nest met zo’n viezerik aan boord gauw verlaten, is dan ook het idee. Ook de jonge kraaien ontkomen dan.

Een kuifkoekoeksjong beschermt een kraaiennest dus tegen roofvijanden. Dat vergroot de kans dat een nest lukt, dat wil zeggen dat er uiteindelijk een of meer jonge kraaien zullen uitvliegen.

Extra last

Er staat wel iets tegenover. De pleegouders moeten het vreemde jong verzorgen naast hun eigen kroost. Nu is een jonge kuifkoekoek niet zo veeleisend. Hij laat de jonge kraaien met rust. Hij is kleiner dan zij, eet minder en is sneller zelfstandig. Daardoor vormt hij niet zo’n zware last voor zijn pleegouders als een jong van de bekendere gewone koekoek die eieren legt in het nest van zangvogeltjes. Dat koekoeksjong gooit zijn pleegbroertjes en –zusjes uit het nest, wordt groter dan zijn pleegouders en vraagt veel voedsel.
Maar toch kan een kraaienpaar de extra zorg voor een pleegjong niet helemaal aan en daardoor komen hun eigen jongen wat tekort. Uit een kraaiennest zonder kuifkoekoek vliegen gemiddeld twee à drie jongen uit, uit een nest met een kuifkoekoekje erin maar twee.

Net als andere koekoeken parasiteren kuifkoekoeken op de broedzorg van de gastheer bij wie ze hun jongen onderbrengen. De aanwezigheid van een kuifkoekoekje in het nest is een last voor zwarte kraaien en gaat ten koste van hun jongen. Maar: de kans dat het hele nest aan rovers verloren gaat is veel kleiner. Dat kan opwegen tegen de lasten, zeker wanneer er veel roofvijanden zijn.
Een jonge kuifkoekoek is dus niet alleen een profiteur, maar ook een beschermer. Dat zal de reden zijn dat de zwarte kraaien tolerant zijn tegenover kuifkoekoeken.

Eksters

Ook eksters worden door kuifkoekoeken gebruikt als pleegouders en zij lijden daar meer onder dan kraaien. Uit eksternesten met een koekoeksjong vliegen weinig jonge eksters uit. Misschien beschermt een pleegjong ook eksternesten wel tegen roofvijanden, maar daar hebben de jonge ekstertjes weinig aan. Zij maken sowieso weinig kans. Eksters verdedigen hun nest dan ook tegen kuifkoekoeken en een vreemd ei gooien ze er vaak uit.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Nest met jonge kraaien en rechts een jonge kuifkoekoek. Vittorio Baglione
Klein: Volwassen kuifkoekoek. Uit Naumann Encyclopedia 1905 (via Wikimedia Commons)

Zie ook: halfhartige pleegouders

Bronnen:
Canestrari, D., D. Bolopo, T.C.J. Turlings, G. Röder, J.M. Marcos & V. Baglione, 2014. From parasitism to mutualism: unexpected interactions between a cuckoo and its host. Science 343: 1350-1352. Doi: 10.1126/science.1249008
Soler, J.S. & M. Soler, 2000. Brood-parasite interactions between great spotted cuckoos and magpies: a model system for studying coevolutionary relationships. Oecologia 125: 309–320. Doi: 10.1007/s004420000487

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑