Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Maand: november 2015

Ogen op de rug

30 november 2015 /

Gepantserde keverslak heeft goed zicht op zijn omgeving

keverslak Acanthopleura granulata heeft honderden oogjes

Dankzij honderden microscopisch kleine oogjes op hun schelp kunnen keverslakken een roofvijand zien aankomen, schrijven Ling Li en collega’s. En ondanks de aanwezigheid van al die zachte oogjes is de schelp toch stevig.

Keverslakken zijn vrij simpele dieren. Ze zijn klein en ovaal en hun rug is helemaal afgedekt met een schild van acht schelpplaten die met een rand zijn omzoomd. Aan de buikzijde hebben ze een voet om mee te kruipen. Ze behoren tot de weekdieren, de diergroep waar ook slakken, tweekleppige schelpdieren en inktvissen onder vallen.

Honderden ogen

Maar hoe simpel ook, sommige soorten keverslakken hebben iets bijzonders: ogen op hun schelp. Microscopisch kleine ogen zijn het, maar compleet met een doorzichtige lens, een oogkamer en een netvlies van lichtgevoelige pigmentcellen. Niet een paar ogen, maar honderden.

schelp van keverslak met oogjesZo’n keverslak met oogjes op de rug is Acanthopleura granulata, een beestje van 5 tot 7 centimeter dat leeft in de branding van de zee bij Zuid-Florida en in het Caribische gebied.

Daniel Speiser ontdekte vijf jaar geleden dat de ooglenzen uit aragoniet bestaan, het mineraal waar ook de schelp van gemaakt is. Het zijn dus heel andere lenzen dan wij hebben; onze ooglenzen bestaan uit eiwit. Lenzen van aragoniet zijn van geen enkel ander dier bekend.

Beeld

Speiser stelde ook dat de ogen van keverslakken vermoedelijk vormen kunnen onderscheiden. Als hij het licht temperde, reageerden de dieren daar niet op. Maar als hij een donkere cirkel over hen heen bewoog, klampten ze zich stevig vast aan de ondergrond. Dat is een verdedigingsreactie: een roofvijand kan ze dan minder makkelijk pakken. De ogen zien zowel in water als in lucht. De beestjes hebben dus naar alle kanten zicht als het zeewater over hen heen spoelt, maar ook als ze even droog zitten.

Nu schrijven Ling Li en collega’s dat de ogen van Acanthopleura granulata inderdaad een beeld produceren. Ze kunnen een vis van twintig centimeter lang op dertig centimeter afstand enigszins herkenbaar weergeven. Het oplossend vermogen van een oogje is niet groot omdat het maar ongeveer 180 lichtgevoelige cellen heeft. Ter vergelijking: het netvlies van ons oog telt er ruim honderd miljoen. Maar het is voldoende om een naderende roofvijand te ontdekken.

Breekbaar

De oogjes hebben wel een nadeel: het zijn zwakke plekken in het schild. De lenzen, met een speciale kristalvorm van aragoniet, zijn erg breekbaar en de oogkamers met netvlies eronder bestaan uit kwetsbaar zacht levend weefsel. Maar dankzij verdikkingen rondom de oogjes hebben de schelpplaten toch voldoende stevigheid. En als er eens een lens sneuvelt, blijven er genoeg intacte oogjes over. De ooglenzen slijten trouwens in verloop van tijd af, maar aan de zijkanten, waar de schelpplaten groeien, komen er steeds nieuwe bij.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: keverslak Acanthopleura granulata. James St. John (Wikimedia Commons)
Klein: detail van schelp met donkere ogen. Matthew Connors

Bronnen:
Li, L., M.J. Connors, M. Kolle, G.T. England, D.I. Speiser, X. Xiao, J. Aizenberg & C. Ortiz, 2015. Multifunctionality of chiton biomineralized armor with an integrated visual system. Science 350: 952-956. Doi: 10.1126/science.aad1246
Speiser, D.I., D.J. Eernisse & S. Johnsen, 2011. A chiton uses aragonite lenses to form images. Current Biology 21: 665-670. Doi: 10.1016/j.cub.2011.03.033

In goed overleg

25 november 2015 /

Zebravink-ouders regelen de aflossing op het nest

zebravinken, mannetje en vrouwtje
In een zacht ‘gesprek’ maken een mannetje en een vrouwtje zebravink elkaar duidelijk hoelang ze op de eieren willen zitten, dus hoe lang de ander weg kan blijven om te eten. Het is het eerste voorbeeld van dieren die zo onderhandelen over zorgtaken, schrijven Ingrid Boucaud en collega’s.

Bij zebravinken vormen mannetje en vrouwtje een paar voor het leven. Eerlijk verdelen ze de zorg voor het nageslacht: nestbouw, broeden en voeden. En ze trekken altijd samen op. Maar als er eieren in het nest liggen, lukt dat niet. Een van de ouders moet dan op de eieren zitten om ze warm te houden. De partners nemen die taak beurtelings op zich, terwijl de ander elders gaat eten. Ze lossen elkaar ruwweg elk halfuur af.
Ingrid Boucaud en collega’s ontdekten nu dat de twee als het ware van tevoren afspreken hoe lang degene die vertrekt weg kan blijven.

Gesprekjes

Een aantal jaren geleden hadden Julie Elie en collega’s al beschreven hoe man en vrouw in en bij hun nest communiceren. Ze laten dan beurtelings zeer korte roepjes en wat langere, hoge tonen horen. Dat doen ze zachtjes: het zijn een soort onderlinge gesprekjes van ongeveer een halve minuut die niet voor pottenkijkers bedoeld zijn. Ze babbelen bijvoorbeeld als een van de twee terugkomt na een poosje weggeweest te zijn. Ze doen het in het wild – zebravinken leven in groepen in droge gebieden van Australië -, maar ook in gevangenschap.
De vogels bleken hun partner aan zijn geluidjes te herkennen, maar de onderzoekers opperden dat een stelletje misschien ook overlegt over de zorgtaken.

Begroeting

Nu schrijven Ingrid Boucaud en collega’s (van dezelfde onderzoeksgroep als Elie) dat man en vrouw met hun geluidjes regelen wanneer ze elkaar aflossen op het nest. Ze hielden zebravinken in een grote vliegkooi, verbonden met een aparte ruimte waar de vogels heen moesten om eten en drinken te vinden. Er nestelden 32 paartjes, waarvan de biologen er 12 volgden in de broedperiode. Ze namen het gedrag van de vogels waar en maakten geluidsopnamen. En ze deden proeven waarbij ze het mannetje van de koppels een tijdje ophielden, zodat hij langer van het nest wegbleef dan normaal. Omdat het vrouwtje pas van de eieren af kon als hij terug was, moest zij extra lang wachten voordat zij kon gaan eten.

Als een mannetje langer weggeweest is, houden de vogels het begroetingsgesprek korter en sneller dan anders, zo bleek.
Bovendien lijken ze af te spreken hoe lang de ander zal wegblijven. Naarmate de man in het gesprek na zijn terugkomst meer roept, zal de vrouw sneller weer terugkomen. En hetzelfde gebeurt daarna, als zij terug is en hij weer gaat vertrekken. Hoe sneller zij dan haar roepjes laat horen, hoe eerder hij zich weer zal melden om haar af te lossen.

Pa en ma houden dus rekening met elkaar. Voorbeeldig.

Willy van Strien

Foto: Zebravinken: mannetje rechts, vrouwtje links. Sunphlo (Creative Commons)

Bronnen:
Boucaud, I.C.A., M.M. Mariette, A.S. Villain & C. Vignal, 2015. Vocal negotiation over parental care? Acoustic communication at the nest predicts partners’ incubation share. Biological Journal of the Linnean Society, 13 november online. Doi: 10.1111/bij.12705
Elie, J.E., M.M. Mariette, H.A. Soula, S.C. Griffith, N. Mathevon & C. Vignal, 2010. Vocal communication at the nest between mates in wild zebra finches: a private vocal duet? Animal Behaviour 80: 597-605. Doi:10.1016/j.anbehav.2010.06.003

Doeltreffend knipje

20 november 2015 /

Spin verminkt partner om volledig vaderschap te krijgen

Mannetjes van de spin Larinia jeskovi verminken elk vrouwtje dat ze bevruchten zo dat zij daarna niet meer kan paren. Deze drastische manier om het vaderschap veilig te stellen komt waarschijnlijk bij meer soorten spinnen voor, schrijven Pierick Mouginot en collega’s.

Als eind augustus in Polen het paarseizoen van de spin Larinia jeskovi op zijn eind loopt, is geen enkel vrouwtje intact. Vrouwtjes missen allemaal de scapus, een deel van de uitwendige structuur die rondom hun twee geslachtsopeningen zit. Wat is er met ze gebeurd?
Pierick Mouginot en collega’s vermoedden dat de mannetjes die verminking op hun geweten hebben. Dat vermoeden hebben ze bevestigd.

Houvast

Ze lieten een aantal maagdelijke vrouwtjes in het lab paren met een mannetje en onderzochten wat er zoal tussen twee partners voorvalt. Een mannetje dat wil paren trekt de aandacht van een vrouwtje in haar web. Zij komt naar hem toe en toont zich bereidwillig. Hij heeft zijn sperma dan al uitgestort en overgebracht naar zijn pedipalpen, tastorganen voor zijn voorpoten die er uitzien als bokshandschoentjes. De uiteinden van die pedipalpen brengt hij een paar keer in haar geslachtsopeningen, beurtelings links en rechts, om het sperma af te leveren.
Hij moet daarbij wel stevig houvast hebben. Halverwege de pedipalpen zitten daarom harde uitsteeksels die als vingers het uitwendige geslachtorgaan van het vrouwtje, waaronder de scapus, vastgrijpen. Pas als een pedipalp goed gekoppeld is, kan het mannetje het uiteinde inbrengen.

Tot zover niets bijzonders.

Nog zin in

Maar als de eerste pedipalp is ingebracht, laten de onderzoekers zien, wordt het spel ruwer. Dan snijdt een van de ‘vingers’ de scapus voor een deel los. En als het mannetje klaar is, nadat hij gemiddeld vier keer de pedipalpen ingebracht heeft, is de hele scapus eraf.
Zo wordt vrouwtje bij haar ontmaagding verminkt. Ze blijft aantrekkelijk voor andere mannetjes en zelf heeft ze er ook nog zin in, zo blijkt. Nieuwe pogingen om te paren volgen. Maar een mannetje kan haar geamputeerde geslachtsorgaan niet meer vastpakken en de pogingen mislukken.

Een mannetje dat succesvol paart heeft voordeel van de verminking die hij aanbrengt. Hij heeft een maagd bevrucht die vervolgens geen seks meer kan hebben. Het mannetje zal dus geen concurrentie hebben om het vaderschap. Hij wordt de vader van alle spinnetjes die zij voortbrengt. Het doeltreffende knipje is een veel makkelijker manier om het vaderschap veilig te stellen dan de alternatieven die mannetjes van sommige andere soorten spinnen of insecten hebben: de partner langdurig bewaken, stofjes met het sperma meegeven die haar lust of aantrekkelijkheid verminderen of een plug in haar geslachtsopening stoppen.

Geen ander

En de vrouwtjes? Die zijn de klos. Door de snijwond lopen ze misschien een infectie op. En ze kunnen na de eerste partner nooit meer een ander kiezen.

Beschadigde vrouwtjes komen bij meer soorten spinnen voor, waaronder meerdere Larinia-soorten, en Mouginot denkt dat ook bij deze soorten de mannetjes daar schuldig aan zijn. De vrouwtjes ondergaan een seksuele verminking die tot nu toe over het hoofd was gezien.

Willy van Strien

Foto: Larinia-soort, Cambodja. Patrick Randall (Creative Commons)

Bron:
Mouginot, P., J. Prügel, U. Thom, P.O.M. Steinhoff, J. Kupryjanowicz & G. Uhl, 2015. Securing paternity by mutilating female genitalia in spiders. Current Biology 25: 2980-2984. Doi: 10.1016/j.cub.2015.09.074

Onder invloed

11 november 2015 /

Cafeïne in nectar maakt bijen wel erg enthousiast

bij bezoekt bloem met cafeïne in de nectar

Als bloemen een beetje cafeïne in hun nectar hebben, onthouden honingbijen de geur en plaats van die bloemen goed en komen ze er vaak terug. Ze porren bovendien hun nestgenoten op om er ook op af te gaan. De bloemen worden daardoor goed bestoven. Maar de bijen richten zich zo sterk op cafeïnenectar dat ze minder verzamelen dan mogelijk is, schrijven Margaret Couvillon en collega’s.

Sommige planten maken cafeïne aan in hun bladeren of zaden om die te beschermen tegen vraatzuchtige insecten. De bittere stof smaakt hen niet en is bovendien giftig. Cafeïne is dan ook een goede verdediging.
Maar er zijn ook planten, waaronder koffie- en citrussoorten, die een beetje cafeïne in hun nectar hebben. Dat lijkt vreemd, want nectar is een cadeautje voor dieren als bijen. Als die van bloem naar bloem gaan om het lekkers op te halen, brengen ze tegelijkertijd stuifmeel over zodat de bloemen zaad kunnen zetten. Waarom zit er giftige cafeïne in het cadeau?

Geheugensteuntje

Geraldine Wright en collega’s gaven daar een paar jaar geleden antwoord op. Er zit zo weinig cafeïne in de nectar, dat het geen kwaad kan en de honingbijen de drank nog lusten. Maar het is genoeg om het gedrag van de beestjes bij te sturen. De lage dosis cafeïne die ze met de nectar binnenkrijgen maakt de zenuwcellen die bij het langetermijngeheugen zijn betrokken extra gevoelig voor prikkels (net als bij ons). Bijen, zo was bekend, onthouden plaats en geur van een bloem die rijk is aan nectar. Wright liet zien dat bijen een geur beter en langer onthouden als die gekoppeld is aan nectar met wat cafeïne.

Als dat geheugensteuntje tot gevolg heeft dat bloemen met cafeïnenectar extra veel bezoek krijgen van honingbijen, dan profiteert de plant daarvan, is het idee. Want meer bezoek betekent betere bestuiving en meer zaadzetting. Margaret Couvillon en collega’s rapporteren nu dat bloemen met cafeïnenectar inderdaad meer bijen trekken.

Fanatieker

Dat komt niet alleen omdat het geheugen van de bijen wordt geholpen. De dieren blijken een lage dosis cafeïne ook te waarderen (net als wij). In experimenten boden de onderzoekers bijen een nepbloem aan met een suikeroplossing als ‘nectar’; sommige bijen kregen toegang tot een bloem met een cafeïnehoudende suikerplossing, andere tot een bloem met een cafeïnevrije drank. Ze mochten drie uur lang foerageren.
Een bij die een cafeïnehoudende drank kreeg aangeboden kwam vaker naar de nepbloem terug dan een bij die de cafeïnevrije drank aantrof. Bovendien deed ze bij thuiskomst fanatieker haar best om haar koloniegenoten er ook naartoe te sturen. Ze voerde vaker de kwispeldans uit, de dans waarmee bijen elkaar laten weten waar ze een rijke voedselbron hebben gevonden. Zo trok de nepbloem met cafeïnedrank veel meer bijen dan de nepbloem zonder.

Na die eerste dag kregen de bijen toegang tot beide nepbloemen: de bloem die de eerste dag een suikeroplossing met cafeïne had bevat en de bloem die een suikeroplossing zonder cafeïne had bevat. Maar nu waren beide nepbloemen leeg.
Bijen die de eerste dag de nepbloem met cafeïnehoudende drank hadden kunnen bezoeken, kwamen de dagen daarna vaak naar die nepbloem terug en bleven lang terugkomen, ook al vonden ze er geen drankje meer. Ze waren zeer hardnekkig en weinig geneigd om elders op zoek te gaan naar voedsel. De bijen die de eerste dag de cafeïnevrije nepbloem bezocht hadden, waren niet zo sterk aan die nepbloem gehecht.

Misbruik

In het echt zal een plant met cafeïnehoudende nectar al met al extra veel bezoek krijgen van honingbijen. Dat lijkt goed geregeld, al hebben de onderzoekers niet uitgezocht of dat extra bezoek inderdaad voor betere bestuiving en meer zaadzetting zorgt.

Voor de bijen pakt het in ieder geval niet goed uit. Ze zullen lang blijven rondhangen bij planten met cafeïne in hun nectar, ook als de hoeveelheid en kwaliteit van de nectar laag is. Ze gaan weinig op zoek naar nieuwe bloemen die meer of betere nectar bevatten. Zo verzamelen ze minder nectar dan ze zouden doen als de cafeïne geen invloed had op hun gedrag en ze vrij waren in hun bloemkeuze.
Een plant met cafeïnenectar misleidt de bijen en maakt misbruik van hun ijver.

Willy van Strien

Foto: Bij op de bloem van citroen. Jon Sullivan (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Couvillon, M.J., H. Al Toufailia, T. M. Butterfield, F. Schrell, F.L.W. Ratnieks & R. Schürch, 2015. Caffeinated forage tricks honeybees into increasing foraging and recruitment behaviors. Current Biology 21: 2815–2818. Doi: 10.1016/j.cub.2015.08.052
Wright, G.A., D.D. Baker, M.J. Palmer, D. Stabler, J.A. Mustard, E.F. Power, A.M. Borland & P.C. Stevenson, 2013. Caffeine in floral nectar enhances a pollinator’s memory of reward. Science 339: 1202-1204. Doi: 10.1126/science.1228806

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑