Messor ibericus-koningin maakt zoons van een andere soort
Koninginnen van de Iberische oogstmier Messor ibericus hebben vier typen nakomelingen: niet alleen werksters, koninginnen en mannen van hun eigen soort, maar ook mannen van een andere soort. Biologisch onmogelijk? Yannick Juvé en collega’s leggen uit hoe het kan.
In kolonies van de Zuid-Europese mier Messor ibericus leven een koningin, werksters en mannen van Messor ibericus – maar ook mannen van een andere soort: Messor structor. En dat is vreemd, want kolonies van Messor structor komen in de meeste gebieden waar Messor ibericus leeft niet voor. Zoals op Sicilië, waar de dichtstbijzijnde kolonie van Messor structor op het vasteland is, meer dan 1000 kilometer weg.
Het was een raadsel hoe dat kan, maar de oplossing die Yannick Juvé en collega’s nu aandragen is niet minder raadselachtig. Ze ontdekten namelijk dat die structor-mannen zoons zijn van de ibericus-koningin, en dus broers van de ibericus-mannen.
Onmogelijker wordt het niet, al is dat in de biologie nooit zeker.
Moederskindjes
Het zal niemand verbazen dat hier een ingewikkeld verhaal achter zit. Toch is het een begrijpelijk verhaal. Als je maar voor ogen houdt dat mieren, net als bijen en wespen, een afwijkend systeem hebben voor geslachtsbepaling.
Bij de meeste soorten dieren en planten heeft elk individu, man of vrouw, twee sets chromosomen, staafjes in de celkernen waarin het erfelijk materiaal dna verpakt is; een van de sets komt van moeder, de andere van vader. Eicellen en zaadcellen hebben één set chromosomen, en na bevruchting ontstaat een nieuw individu met een dubbele set; hij erft eigenschappen van beide ouders. Maar zo is het niet bij mieren, bijen en wespen: daar hebben vrouwen (koningin of werkster) twee sets chromosomen en mannen maar één. Dat komt doordat mannen zich ontwikkelen uit onbevruchte eicellen. Zij zijn dus letterlijk moederskindjes, ze hebben geen vader.
Een koningin paart met een of meer mannen, slaat het sperma op en legt later eitjes die ze al dan niet bevrucht.
In twee stappen is Messor ibericus gaan afwijken van dit patroon.
Hybride werksters
De eerste stap was dat een ibericus-koningin niet alleen paart met mannen van haar eigen soort, maar ook met die van een andere soort, Messor structor. Ze slaat beide soorten sperma op en kan ze kennelijk uit elkaar houden. Uit eitjes die ze bevrucht met ibericus-zaad komen jonge koninginnen, uit eitjes die ze bevrucht met structor-zaad komen werksters, die dus hybriden zijn met dna van een ibericus-moeder en een structor-vader. Paart een koningin niet met een structor-man, dan kan ze geen werksters maken en dus geen kolonie stichten, buitensoortse paringen zijn noodzakelijk.
Het is raar – en het is wonderlijk dat bevruchting met soortvreemd sperma mogelijk is – maar het komt bij enkele andere miersoorten ook voor. Zulke soorten misbruiken mannen van een andere soort; die mannen schieten er niets mee op, want met hun sperma worden alleen werksters geproduceerd, die zich niet voortplanten. Het is sperma-parasitisme.
Zaadeters
Even tussendoor de vraag: waarom moeten ibericus-werksters per se hybriden zijn? Een hypothese is, dat er zo een verschil te maken is tussen koninginnen en werksters. Bij soorten met gewone, dat wil zeggen niet-hybride werksters is er qua erfelijk pakket geen verschil tussen een koningin en een werkster. Het verschil in vorm en gedrag dat beide typen vrouwen als volwassen mier hebben, ontstaat door het voedsel dat ze als larve krijgen. Toekomstige koninginnen krijgen een eiwitrijker dieet, met een groter aandeel dierlijk voedsel. Maar Messor-soorten zijn oogstmieren; ze verzamelen en eten uitsluitend zaden. Dan is het moeilijk om in het dieet voor vrouwelijke larven een onderscheid aan te brengen. Een erfelijk verschil is dan handig.
En doordat werksters, en niet koninginnen, uit soortvreemd sperma ontstaan, gaat hybridisatie niet ten koste van de overerving van eigen dna. Koninginnen, die zich voortplanten, zijn immers honderd procent ibericus.
Truc
Terug naar de hoofdlijn. De productie van hybride werksters was voor Messor ibericus de eerste stap naar de vreemde levenswijze. Het werkte kennelijk, maar het sloot de soort wel op in het gebied waar Messor structor leefde. Verspreiding daarbuiten was niet mogelijk.
Om onafhankelijk te worden van de aanwezigheid van Messor-structor deden ibericus-koninginnen een tweede stap, ontdekte Juvé nu: ze maken zelf structor-mannen, naast mannen van de eigen soort. En die stap is uniek.
Ibericus-koninginnen maken structor-mannen door eitjes te leggen met een kern waarin alleen een vaderlijke set chromosomen zit. Ze halen die set uit een structor-spermacel die ze in opslag hebben. Dat vereist wel een truc, die nog niet opgehelderd is. Koninginnen ontdoen eicellen misschien voor de bevruchting van moederlijk dna, of ze vernietigen dat na bevruchting. Resultaat: een zoon; nu geen moederskindje, maar een vreemd kind. Het klinkt eenvoudig, maar het moet een kunst zijn geweest om de soortvreemde vaderlijke chromosoomset te laten matchen met de moederlijke celmachinerie.
Gedomesticeerd
Toen het eenmaal was gelukt, hadden ibericus-koninginnen altijd structor-mannen in hun kolonie om werksters te maken en nieuwe structor-zonen. Messor ibericus was niet langer gebonden aan de aanwezigheid van Messor structor en heeft nu inderdaad een veel groter verspreidingsgebied.
In de gebieden waar de twee soorten samen voorkomen, een deel van Frankrijk, Zwitserland en Noord-Italië, paren ibericus-koninginnen nog wel met structor-mannen uit structor-kolonies.
Maar elders produceren ze dus twee soorten zoons, harige ibericus-zoons en bijna kale structor-zoons. De structor-mannen zijn hier een onlosmakelijk onderdeel van de levenscyclus van Messor ibericus. Ze zijn geïsoleerd van hun eigen soortgenoten; ze komen die niet tegen, en als dat wel zou gebeuren, zouden ze niet meer kunnen paren met een structor-koningin. Ze vormen een volledig gedomesticeerde lijn.
Wederzijds parasitisme
Waar structor-mannen aanvankelijk misbruikt werden als spermaleveranciers die zelf geen vruchtbaar nageslacht kregen (eerste stap), kreeg de situatie na de tweede stap een nieuwe dimensie. Want de gedomesticeerde structor-mannen hebben wel nageslacht dat zich kan voortplanten: hun zoons. Voor die voortplanting zorgt de ibericus-kolonie, dus de gedomesticeerde structor-mannen parasiteren zelf ook. Afhankelijkheid en parasitisme zijn wederzijds geworden.
Wat biologisch onmogelijk leek, bestaat toch. Voor de evolutie geldt blijkbaar: alles wat ook maar enigszins denkbaar is – hoe onwaarschijnlijk en complex ook -, ontstaat een keer.
Willy van Strien
Foto’s: Twee soorten mannen van dezelfde moeder: Messor ibericus links en Messor structor rechts. Foto van de onderzoekers (Creative Commons CC BY 4.0)
Bronnen:
Juvé, Y., C. Lutrat, A. Ha, A. Weyna, E. Lauroua, A.C. Afonso Silva, C. Roux, E. Schifani, C. Galkowski, C. Lebas, R. Allio, I. Stoyanov, N. Galtier, B.C. Schlick-Steiner, F.M. Steiner, D. Baas, B. Kaufmann & J. Romiguier, 2025. One mother for two species via obligate cross-species cloning in ants. Nature, 3 september online. Doi: 10.1038/s41586-025-09425-w
Romiguier, J., A. Fournier, S.H. Yek & L. Keller, 2017. Convergent evolution of social hybridogenesis in Messor harvester ants. Molecular Ecology 26: 1108-1117. Doi: 10.1111/mec.13899
Geef een reactie