Diepzeehengelvissen hebben sterk afwijkend afweersysteem
Aan de al bekende eigenaardigheden van diepzeehengelvissen voegen Jeremy Swann en collega’s een nieuwe toe: sommige soorten missen een belangrijk deel van het afweersysteem. Dat gaat samen met een unieke parasitaire levenswijze van mannetjes.
Er bestaan vreemde dieren. Er zijn heel vreemde dieren. En je hebt extreem rare snuiters. Tot de laatste groep kunnen we zeker de diepzeehengelvissen rekenen.
Zij vormen binnen de vinarmigen (Lophiiformes) een groep van ruim 160 soorten, de Ceratioidea, die zich, zoals de naam aangeeft, hebben gespecialiseerd op een leven in de volslagen duisternis van de diepzee. Daar zijn voedsel en partners uitermate schaars. Dat verklaart een aantal eigenaardigheden die van deze vissen bekend zijn. Nu blijkt dat ze ook nog een sterk afwijkend afweersysteem hebben, melden Jeremy Swann en collega’s.
Hengel met lampje
Diepzeehengelvissen beginnen hun leven vrij normaal; ze verblijven als eitjes en larven aan de oppervlakte van het water. Maar als ze zich tot jonge visjes hebben ontwikkeld, verandert dat. De vrouwen groeien uit tot een flink formaat, de mannetjes blijven klein.
Hoe groter een vrouw wordt, hoe meer eitjes ze kan produceren. En dus gaat een jong vrouwtje groeien. Ze moet goed eten, en op haar menu staan allerlei prooidieren. Om die te vangen, beschikt ze over een hengel die op haar rug groeit; het is een gemodificeerde voorste rugvin. Aan het uiteinde ervan zit lokaas: een bolletje waarin bacteriën leven die licht maken door een chemische reactie uit te voeren. Het is een vorm van samenwerking, waarbij de bacteriën kost en inwoning krijgen in ruil voor lichtproductie.
De hengelaarsters kunnen hun lichtje laten knipperen en dansen. Het lampje lijkt op een bewegend diertje. Echte dieren zien er een lekker hapje in en komen eropaf. En dan slokt een hengelvis een grote hoeveelheid water op, inclusief prooi. Daar kan ze met een beetje geluk weer een tijd mee toe.
De vrouwen, plomp en met een enorme kop en bek vol scherpe tanden, zijn niet moeders mooiste. Goede zwemmers zijn het niet; ze drijven wat rond, in afwachting van prooien die toevallig langskomen.
Hechte verbintenis
Als mannetjes het larvale stadium achter de rug hebben, slaan ze een heel andere richting in. Groeien doen ze dan niet meer; ze kunnen niet eens eten. Hun enige doel is om in de lege diepzee een vrouw te vinden. Ze zwemmen dan ook voortdurend rond. Jonge vrouwtjes hebben, naast het lampje aan hun hengel, ook twee lichtgevende organen op hun rug. Misschien dat de dwergmannetjes, die grote ogen hebben, hen daardoor kunnen vinden. Als ze geluk hebben, ontmoeten ze een partner voordat ze door hun reserves heen zijn.
Bij een ontmoeting bijt hij zich met scherpe tandjes aan haar vast. Als zij eraan toe is om eitjes los te laten, is hij klaar om ze te bevruchten. Mannetjes en vrouwen worden pas seksueel rijp als ze een partner hebben. Gezien de schaarste aan soortgenoten is dat logisch: pas na paarvorming is zeker dat eitjes en zaad met elkaar in contact kunnen komen.
Spermazakje
Bij sommige diepzeehengelvissen is de verbintenis tussen vrouw en mannetje tijdelijk; na gedane zaken maakt hij zich weer los.
Maar bij andere soorten hechten mannetjes zich voorgoed aan een vrouw. Dat zijn de meest bizarre soorten, want de twee partners vergroeien met elkaar. Zo kan het mannetje overleven. De huidweefsels versmelten, de bloedvatstelsels raken op elkaar aangesloten. Hij wordt een ‘seksuele parasiet’, niet veel meer dan een spermaproducerend zakje dat leeft van voedingsstoffen die hij aan haar ontleent. Dit seksueel parasitisme is een unieke manier van voortplanten; het komt alleen bij diepzeehengelvissen voor.
Het wordt parasitisme genoemd, maar het is ook te beschouwen als een vorm van wederkerige hulp. Hij levert immers sperma in ruil voor voedingsstoffen.
De best bekende soort is Ceratias holboelli; die is tevens de grootste, met de meest uiteenlopende formaten van mannetje en vrouw. Een vrouw wordt ruim een meter lang (inclusief staart), zestig keer zo groot als een vrij levend mannetje. De verbintenis van een paar is voorgoed. Eenmaal vastgehecht aan haar buik, groeit hij uit tot maximaal 20 centimeter. Een vrouw draagt hooguit één parasitair mannetje.
Een andere soort met permanente aanhechting is Cryptopsaras couesii; daar kunnen meerdere mannetjes aan één vrouw hechten, maximaal acht. Een vrouw wordt tot 30 centimeter lang, een vrij levend mannetje haalt drie centimeter.
Oeroud afweersysteem
Het is opmerkelijk dat het afweersysteem van vrouwen permanent aangehechte, parasitaire mannetjes met rust laat, realiseerden Swann en collega’s zich. Je zou verwachten dat het afweersysteem zulke mannetjes als niet-eigen herkent en afstoot. Maar dat gebeurt niet.
Kennelijk tolereert het afweersysteem de wel zeer intieme voortplantingswijze. Om te achterhalen hoe, onderzochten de biologen een aantal genen die essentieel zijn voor verschillende onderdelen van het afweersysteem. Ze namen vier soorten diepzeehengelvissen met tijdelijk aangehechte mannetjes onder de loep en zes soorten met permanent aangehechte, parasitaire mannetjes, waaronder Cryptopsaras couesii. Ze vergeleken ze met een aantal soorten hengelvissen buiten de diepzee-groep, waarvan mannetjes zich niet aan vrouwen vastbijten.
Vissen hebben hetzelfde afweersysteem als andere gewervelde dieren; dat systeem is 500 miljoen jaar oud. Het bestaat uit enerzijds aangeboren, algemene afweerreacties en anderzijds specifieke afweer die zich opbouwt tegen indringers waar het systeem mee te maken krijgt. De onderzoekers richtten zich op de verworven, specifieke afweer.
Letaal
De resultaten waren verrassend: diepzeehengelvissen waar mannetjes als parasieten op vrouwen leven, missen belangrijke afweergenen. Hun specifieke afweer is voor een groot deel uitgeschakeld.
Bij twee van de onderzochte soorten, soorten waarbij vrouwen meer dan een mannetje bij zich kunnen hebben, is er zelfs vrijwel niets van het specifieke afweersysteem over. En dat is zeer vreemd, want dat volledige gebrek aan specifieke afweer is voor andere dieren letaal. De eerste de beste infectie zou dodelijk zijn. Ook in de diepzee leven microbiële ziekteverwekkers, dus diepzeehengelvissen moeten zich kunnen verweren. Ze hebben waarschijnlijk hun aangeboren afweer aangepast, denken de onderzoekers.
Uit eigen en ander onderzoek concluderen ze dat de gemeenschappelijke voorouder van de diepzeehengelvissen kleine, niet- parasitaire mannetjes kende die zich tijdelijk aan vrouwen hechtten. Een paar keer hebben van die voorouder afstammende soorten de overstap naar permanente aanhechting gemaakt en hun specifieke afweer goeddeels ontmanteld.
Het is onduidelijk wat er eerst gebeurde. Werden mannetjes parasitair, waardoor het noodzakelijk werd om de specifieke afweer uit te schakelen? Of verloor het specifieke afweersysteem belangrijke onderdelen en maakte dat permanente aanhechting mogelijk?
De diepzeehengelvissen blijven raadselachtige wezens.
Willy van Strien
Tekening: Cryptopsaras couesii, vrouw met aanhechtend mannetje. Tony Ayling (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 1.0)
Bekijk een filmpje van diepzeehengelvis Caulophryne jordani (niet in dit onderzoek opgenomen): vrouw met permanent aangehecht mannetje
Bronnen:
Swann, J.B., S.J. Holland, M. Petersen, T.W. Pietsch, T. Boehm, 2020. The immunogenetics of sexual parasitism. Science, 30 juli online. Doi: 10.1126/science.aaz9445
Fairbairn, D.J., 2013. Odd couples. Extraordinary differences between the sexes in the animal kingdom. Princeton University Press, Princeton and Oxford, VS. ISBN 978-0-691-14196-1