Verrassing: mannetje van bot-etende worm wordt volwassen


Bij de pas ontdekte worm uit zee Osedax priapus groeien jonge mannetjes uit en worden ze haast even groot als vrouwtjes, melden Greg Rouse en collega’s. Is dat zo bijzonder? Ja, het is heel verrassend. Deze worm behoort namelijk tot een groep soorten waarbij de mannetjes blijven steken in het larvale stadium en microscopisch klein zijn. Priapus is een uitzondering.

Gek, gekker, gekst – alles is raar aan Osedax-wormen, oftewel ‘bot-etende wormen’. Om te beginnen de plaats waar deze diertjes leven: op walviskarkassen die diep op de zeebodem liggen. Die karkassen trekken allerlei aaseters aan. Zo gauw er botten bloot liggen verschijnt daarop een hoogpolig tapijtje van Osedax-wormen. De diertjes staan omhoog gericht naast elkaar, elk vast op zijn plaats. De wormen hebben vier geveerde uitsteeksels op de kop, de palpen, die dienen als kieuwen: ze nemen zuurstof uit het water op en staan koolzuurgas af.

Ook de manier waarop deze wormen zich voeden is ongewoon. Een mond en een spijsverteringskanaal hebben ze niet. In plaats daarvan doordringt een vertakt wortelstelsel het walvisbot. In die wortels leven bacteriën die eiwitten en vetten uit de beenderen afbreken. De wormen halen hun voedingsstoffen dan weer uit die bacteriën. De term bot-etende worm is dus niet helemaal correct. De wormen leven wel van bot, maar indirect.

Korte levenscyclus

Maar het allervreemdste is dat de in het walvisbot verankerde wormen allemaal vrouwtjes zijn. Onder in hun lijf zit een grote zak met eicellen. Eitjes die rijp zijn komen een voor een door een eileider omhoog en ploepen tussen de palpen naar buiten. De meeste eitjes zijn bevrucht en ontwikkelen zich tot larven. Maar gebeurt dat dan zonder mannetjes?

De bot-etende Osedax-wormen zijn in 2002 ontdekt, via een op afstand bestuurbare onderwaterrobot. Pas toen er exemplaren naar het lab waren gehaald, merkten ontdekkers Greg Rouse en Robert Vrijenhoek dat er wel degelijk mannetjes bestaan. Ze zijn alleen nauwelijks te zien: ze zijn microscopisch klein en zitten vastgehaakt aan de binnenkant van de doorzichtige buis die elk vrouwtje omgeeft.

De mannetjes zijn niet alleen klein, maar in veel opzichten ook onvolwassen. Als een vrouwtje als larfje op een stuk bot is beland, groeit ze uit tot volwassen worm die ademhaalt en zich voedt via bacteriën die ze als jong diertje heeft opgenomen. Maar een mannetje ontwikkelt zich niet. Hij blijft larve en leeft op de voorraad voedingsstoffen die hij in het ei heeft meegekregen (de larven kunnen niet eten). Als hij in het omhulsel van een vrouwtje terecht gekomen is, zet hij die voorraad om in zaadcellen. Meer doet hij niet. Hij heeft zijn levenscyclus tot het minimum ingekort.

Minimannen

Rouse en Vrijenhoek denken dat het geslacht van de wormen niet erfelijk vast ligt, maar bepaald wordt als ze zich als larven ergens vestigen. De larven worden door de stroom meegevoerd en zakken op een goed moment naar beneden, als ze geluk hebben op een walvisbot. De eerste larven die zo’n plaats bereiken, worden vrouwtjes. Zij groeien snel en nemen zo veel mogelijk voedingsstoffen uit het bot op, tot alles is uitgeput. Daarmee produceren ze een grote hoeveelheid eitjes.
De larven die later arriveren, komen niet meer allemaal op het bot terecht. Steeds meer nieuwkomers landen op een vrouwtje; zij zoeken een goede plek in haar omhulsel en worden mannetjes. Die mannetjes zitten veilig en dicht bij de eicellen, dus kunnen het beste meteen maar sperma gaan produceren – en dat doen ze dan ook.

Langzaam maar zeker verzamelt elk vrouwtje een harem van minimannen in haar omhulsel. Als ze geluk heeft is er al een mannetje binnen voordat haar eerste eitjes rijp zijn, anders blijven die onbevrucht. In de loop van haar leven komen er steeds nieuwe mannetjes bij en zo is ze verzekerd van voldoende sperma.

Efficiënt

Biologen hebben inmiddels zo’n 20 soorten Osedax-wormen ontdekt. Die leven allemaal op dezelfde manier: vrouwtjes groeien met een wortelstelsel in botten die op de zeebodem liggen (meestal van een walvis), voeden zich met behulp van bacteriën, ademen door vier palpen en produceren eicellen. Microscopisch kleine dwergmannetjes vestigen zich als larve in het omhulsel van vrouwtjes en leveren zaadcellen tot hun voedselvoorraad op is. Vreemd misschien, maar efficiënt.

Volgroeide mannen

Maar nu is er onverwacht nieuws. Rouse en collega’s doken een nieuwe Osedax-soort uit zee op die dramatisch afwijkt van de andere. De mannetjes van deze soort groeien namelijk wél uit. Ze worden niet helemaal zo groot als vrouwtjes, maar komen aardig in de buurt. En ze worden volwassen. Ze verankeren zich met een wortelstelsel in bot, huisvesten bacteriën die stoffen in dat bot voor hen verteren en ademen via palpen op de kop – net als vrouwtjes. Onderin hun lijf maken ze zaadcellen aan in een grote zak. Via een zaadleider gaan die omhoog en verzamelen zich in een blaasje in de kop. Van daar kunnen ze naar buiten.
Deze volgroeide en volwaardige mannetjes zijn een complete verrassing na al die dwergmannetjes die in het larvale stadium blijven steken.

Uit dna-vergelijkingen maken de onderzoekers op dat de voorouder die alle Osedax-soorten gemeenschappelijk hebben de typische levensstijl met dwergmannetjes moet hebben gehad. De pas ontdekte soort, die ze Osedax priapus noemen, stamt af van een soort met dwergmannetjes.
Waarom houdt deze soort zich niet aan het patroon? Waarom worden deze mannetjes wel volwassen?

Potentie

Daar zijn de onderzoekers nog niet helemaal uit. Ze denken dat het ermee te maken heeft dat de vrouwtjes van Osedax priapus klein zijn vergeleken met vrouwtjes van andere soorten. Er komen daardoor heel veel larven op een stuk bot terecht voordat het vol is. Als dat allemaal vrouwtjes worden, kunnen die hun eitjes niet laten bevruchten. Daarom is het voor larven die het bot bereiken ook een goede optie om als mannetje, en niet als vrouwtje, uit te groeien.
Dan is het niet langer zinvol om dwergman te worden. Een volwassen mannetje heeft namelijk meer potentie. Omdat hij zich voedt kan hij meer sperma produceren dan een larvaal mannetje dat is aangewezen op de voorraad voedingsstoffen in zijn eitje. Als hij vrij staat, kan hij bovendien meer dan één vrouwtje bedienen.

Vraag is nog waardoor een Osedax priapus-larve die op een bot landt ofwel mannetje ofwel vrouwtje wordt.

Priapus

Aan de mannetjes is nog wel af te zien dat ze van een soort met dwergmannetjes afstammen. Ze zijn kleiner dan vrouwtjes en ze hebben maar twee palpen, en niet vier. Er is geen plaats voor vier vanwege het spermablaasje in de kop.
Bovendien produceren de mannetjes zaadcellen die niet goed in zeewater kunnen zwemmen. Voor de dwergmannetjes waar ze van afstammen was dat geen probleem, want hun zaadcellen hoefden niet te reizen. Maar priapus-mannetjes moeten zien dat hun zaadcellen bij een vrouwtje komen. Hoe doen ze dat?

De onderzoekers denken dat hun lijf als penis fungeert. De wormen kunnen zich flink uitrekken en buigen, en zo de kop van vrouwtjes bereiken. Dat was de reden om deze worm Osedax priapus te noemen, naar Priapus, vruchtbaarheidsgod met gigantische penis.
Een toepasselijke naam.

Willy van Strien

Foto’s: Osedax priapus, links boven vrouwtje (het streepje is 1 millimeter), rechts onder mannetje (het streepje is 0,3 millimeter). Greg Rouse

Bekijk een filmpje over de eerder ontdekte Osedax-soorten op Discovery News

Bronnen:
Rouse, G.W., N.G. Wilson, K. Worsaae & R.C. Vrijenhoek, 2015. A dwarf male reversal in bone-eating worms. Current Biology, 11 december 2014 online. Doi: 10.1016/j.cub.2014.11.032
Rouse, G.W., K. Worsaae, S.B. Johnson, W.J. Jones & R.C. Vrijenhoek, 2008. Acquisition of dwarf male “harems” by recently settled females of Osedax roseus n. sp. (Siboglinidae; Annelida). The Biological Bulletin 214: 67-82.
Vrijenhoek, R.C., S.B. Johnson & G.W. Rouse, 2008. Bone-eating Osedax females and their ‘harems’ of dwarf males are recruited from a common larval pool. Molecular Ecology 17: 4535-4544. Doi: 10.1111/j.1365-294X.2008.03937.x
Rouse, G.W., S.K. Goffredi & R.C. Vrijenhoek, 2004. Osedax: bone-eating marine worms with dwarf males. Science 305: 668-671. Doi: 10.1126/science.1098650