Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Categorie: hygiëne

Poetsende mieren hebben succes

14 februari 2023 /

Metarhizium-schimmel maakt minder slachtoffers

Argentijnse mier verwijdert sporen van Metarhizium-schimmel

Mieren verdedigen zich tegen ziekteverwekkende Metarhizium-schimmel door schimmelsporen van elkaar af te plukken. Langdurige blootstelling aan dat poetsgedrag maakt de schimmel minder dodelijk, laten Miriam Stock en collega’s zien.

Een Metarhizium-schimmel kan in een mierennest snel om zich heen grijpen doordat de mieren elkaar makkelijk met schimmelsporen besmetten. Maar de dieren ondernemen actie om de ziekteverwekker te remmen. Dat laat de schimmel niet onberoerd, tonen Miriam Stock en collega’s met experimenten aan.

Om de schimmel tegen te werken, kunnen mieren nest en broed (eitjes, larven en poppen) desinfecteren met een mengsel van mierenzuur, dat ze maken in een gifklier, en boomhars. Bovendien blijft een zieke mier weg van het broed en brengt ze steeds meer tijd buiten het nest door om haar nestgenoten niet in gevaar te brengen. En daarbij houden de beestjes elkaar schoon. Als er sporen van de schimmel op een mier terechtkomen, halen haar maatjes die sporen eraf, met het risico dat ze zelf besmet raken, of ze besproeien ze met mierenzuur.

Nieuwe sporen

Die zorgzame nestgenoten moeten er snel bij zijn. De sporen zetten zich namelijk vast op de getroffen mier en ontkiemen, en daarna is er niets meer tegen te doen. De schimmel dringt naar binnen en groeit daar uit, en de mier bezwijkt eraan. Dan verschijnt de schimmel op het dode lichaam en vormt sporen die nieuwe slachtoffers maken in een volgende infectieronde.

In proeven met de Argentijnse mier, Linepithema humile, laat Stock zien dat tijdige zorg inderdaad helpt; de aanwezigheid van andere mieren maakt de kans kleiner dat een mier na contact met schimmelsporen dood gaat.

Maar het schoonmaken doet ook iets met de schimmel, zo blijkt.

Metarhizium-schimmel past zich aan

De proeven bestonden uit reeksen waarin de Metarhizium-schimmel herhaaldelijk via sporen van een overleden mier overging op een nieuw slachtoffer. In de helft van die reeksen werd de besmette mier alleen gehouden, in de andere helft had ze gezelschap van twee nestgenoten die de sporen konden verwijderen. In een eindtest na tien infectieronden lieten de onderzoekers de schimmel hetzij een geïsoleerde mier, hetzij een mier met gezelschap infecteren.

Schimmellijnen die steeds op een geïsoleerde mier hadden gegroeid, veroorzaakten in de eindtest veel sterfte onder nieuw-besmette mieren die geen zorg van andere kregen. Maar schimmellijnen die steeds een mier hadden geïnfecteerd die gezelschap had van andere mieren – en dus van sporen ontdaan werd -, waren veranderd. Ze vormden maar liefst twee keer zo veel sporen, maar maakten desondanks minder slachtoffers onder mieren waarmee ze in contact kwamen, ook als er geen nestgenoten waren om te helpen. Deze schimmellijnen waren minder dodelijk geworden.

Essentieel stofje

En er was nog iets: de sporen van die ‘gezelschap-schimmels’ werden door de mieren minder goed  opgemerkt en weggehaald. De onderzoekers kwamen erachter dat deze sporen minder ergosterol aanmaakten; dat is een geurende stof die bij alle schimmels voorkomt en waar mieren kennelijk op aanslaan. Zo ontsnappen de ‘gezelschap-schimmels’ aan poetsende mieren.

Maar dat gaat niet voor niets. Ergosterol is een essentieel onderdeel van het omhulsel van sporen. Dat de ‘gezelschap-schimmellijnen’ minder van dit belangrijke stofje maken, verklaart waarschijnlijk dat deze schimmels minder dodelijk zijn.

Sporen van een Metarhizium-schimmel verwijderen, zoals mieren doen, is dus zinvol op twee manieren. Het werkt meteen als mieren snel sporen van een nestgenoot afhalen en haar zo van de dood redden. En op langere termijn maakt het de schimmel minder gevaarlijk.

Willy van Strien

Foto: Argentijnse mieren wisselen voedsel uit. Davefoc (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)

Zie ook: mieren ontsmetten hun nest met een mengsel van hars en mierenzuur

Bronnen:
Stock, M., B. Milutinović, M. Hoenigsberger, A.V. Grasse, F. Wiesenhofer, N. Kampleitner, M. Narasimhan, T. Schmitt & S. Cremer, 2023. Pathogen evasion of social immunity. Nature Ecology & Evolution, 2 februari online. Doi: 10.1038/s41559-023-01981-6
Brütsch, T., G. Jaffuel, A. Vallat, T.C.J. Turlings & M. Chapuisat, 2017. Wood ants produce a potent antimicrobial agent by applying formic acid on tree-collected resin. Ecology and Evolution 7: 2249-2254. Doi: 10.1002/ece3.2834
Bos, N., T. Lefèvre, A.B. Jensen & P. D’Ettore, 2012. Sick ants become unsociable. Journal of Evolutionary Biology 25: 342-351. Doi: 10.1111/j.1420-9101.2011.02425.x
Chapuisat, M., A. Oppliger, P. Magliano & P. Christe, 2007. Wood ants use resin to protect themselves against pathogens. Proceedings of the Royal Society B 274: 2013-2017. Doi: 10.1098/rspb.2007.0531

Kokerspons niest zich schoon

3 september 2022 /

Filtersysteem van sponzen raakt daardoor niet verstopt

Kokerspons houdt filtersysteem schoon door regelmatig te niezen

Het water waaruit sponzen hun voedsel filteren bevat ook te grote en oneetbare deeltjes. Niklas Kornder en collega’s laten zien hoe de kokerspons zich ontdoet van die rommel.

Sponzen zijn een van de oudste diergroepen, en misschien de alleroudste. Het zijn eenvoudige dieren, zonder organen. Niklas Kornder en collega’s ontdekten dat ook zo’n simpel dier zijn lichaam schoon kan houden.

Om aan voedsel te komen, filteren sponzen het water waarin ze leven. Water wordt via kleine gaatjes ingenomen – de ostia – en passeert een inwendig kanaalsysteem waar voedseldeeltjes eruit gehaald worden. Via grotere uitstroomopeningen – de oscula – gaat het weer naar buiten.

Maar in het water zitten niet alleen geschikte voedseldeeltjes, maar ook te grote brokken en oneetbaar spul. Men nam aan dat het afval met het uitstromende water zouden worden geloosd. Kornder laat nu zien dat dat niet klopt. Het zou ook riskant zijn, want door de rommel zou het filtersysteem verstopt kunnen raken.

Slijmpaden

De onderzoekers legden op video vast hoe het wel gaat bij de cilindervormige kokerspons, Alpysina archeri, die leeft in de Caraïbische Zee. Het is een joekel die anderhalve meter lang kan worden.

In de inwendige kanalen wordt het afval verpakt in slijm, zo blijkt. Dat slijm wordt naar de instroomgaatjes getransporteerd en gaat door de gaatjes naar buiten, het sponsoppervlak op. Het beweegt zich dus tegen de waterstroom in de kanalen in. Op het sponsoppervlak is een netwerk van ‘slijmpaden’ te zien, waarover slijmstromen reizen. De stroompjes klonteren samen op iets verhoogde knooppunten.

Maaltje

Van tijd tot tijd loopt er een golf van samentrekken en ontspannen over het sponsoppervlak terwijl de instroomgaatjes gesloten zijn: de kokerspons niest. Bij de nies komt het verzamelde slijm los; de spons is daarmee van de rommel af. En visjes en andere kleine dieren die in de buurt van de spons leven hebben er een maaltje aan.

De onderzoekers denken dat ook andere sponzen niezen om zich schoon te houden. Maar hoe sponzen precies het slijm met afval naar buiten werken, weten ze nog niet.

Willy van Strien

Foto: Aplysina archeri, kokerspons. Nick Hobgood. (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

Bekijk de niezende spons op film

Zie ook: wat is de oudste diergroep?

Bron:
Kornder, N.A., Y. Esser, D. Stoupin, S.P. Leys, B. Mueller, M.J.A. Vermeij, J. Huisman & J.M. de Goeij, 2022. Sponges sneeze mucus to shed particulate waste from their seawater inlet pores. Current Biology, 10 augustus online. Doi: 10.1016/j.cub.2022.07.017

Zuur na het zoet

16 november 2020 /

Mier slikt eigen mierenzuur om gezond te blijven

mierenzuur houdt schubmier gezond

Mierenzuur blijkt voor mieren een prima middel te zijn om een infectie door besmet voedsel te voorkómen, ontdekten Simon Tragust en collega’s. Een slok zuur na consumptie verhoogt de overlevingskans.

Mensen houden van zoete toetjes, maar voor schubmieren (Formicinae) geldt juist: na het zoet komt het zuur. Zij nemen een slok mierenzuur als ze wat gegeten of gedronken hebben, zagen Simon Tragust en collega’s.

Dat is opmerkelijk, want mierenzuur is een agressief, bijtend goedje. Schubmieren maken het aan in een gifklier die een opening heeft aan het eind van het achterlijf. Bekend was dat ze het ter verdediging naar roofvijanden spuiten, zoals vogels, spinnen en insecten, en dat is begrijpelijk. Maar inslikken?

Desinfecteren

Tragust en collega’s hadden eerder al laten zien dat schubmieren hun zuur niet alleen inzetten tegen roofvijanden, maar ook tegen ziekteverwekkers. Werksters gebruiken het in combinatie met hars om een ziekteverwekkende schimmel (Metarhizium brunneum) uit hun nest houden.

Daarnaast houden ze het broed met mierenzuur schoon. Ontdekken ze poppen die met sporen van de ziekteverwekkende schimmel zijn bedekt, dan maken ze die schoon en verspreiden ze er mierenzuur over, dat ze dat vanuit de klieropening in het achterlijf in de mond genomen hebben.

Zijn er toch al schimmelsporen op een pop ontkiemd en is de schimmel binnengedrongen, dan halen werksters de geïnfecteerde pop uit de cocon waarin hij zit, maken gaatjes in de huid en brengen daardoor mierenzuur in. Dan kan de schimmel niet meer doorgroeien en sporen vormen die de rest van de kolonie besmetten. De pop overleeft de behandeling niet, maar zou anders aan de schimmel te gronde zijn gegaan.

Zure krop

Nu komt dus een nieuwe toepassing van mierenzuur aan het licht: schubmieren slikken hun eigen mierenzuur in als ze iets gegeten of gedronken hebben. Tragust leidt dat af uit proeven in het lab met schubmier Camponotus floridanus. Hij gaf mieren honingwater of gewoon water en zag dat ze daarna aan hun achterlijf likten. Kennelijk namen ze dan zuur in de mondholte op en slikten het door, want Tragust liet zien dat de inhoud van hun krop, net voor de maag, daarna heel erg zuur werd.

Misschien, was het idee, slikken werksters mierenzuur om bacteriën te doden die op voedsel aanwezig kunnen zijn. En dat klopte, bleek uit proeven waarbij werksters voedsel kregen dat met een ziekteverwekkende bacterie (Serratia marcescens) was besmet. Bij mieren die daarna een slok mierenzuur namen, overleefde die bacterie het verblijf in de krop niet en bleef de rest van het darmstelsel schoon. Mieren die verhinderd werden om zuur op te nemen, liepen een groter risico op een dodelijke infectie.

Alleen bacteriën die in een zure omgeving gedijen overleven een zure krop, en zulke bacteriën bevolken dan ook de mierendarm. Maar dat zijn gunstige bacteriën, die helpen het voedsel te verteren.

Het zuur werkt dus uitstekend tegen ziekteverwekkende microben. Gelukkig hoeven wij niet zoals schubmieren een uiterst zuur toetje te nemen, want onze maag houdt zichzelf zuur.

Willy van Strien

Foto: Schubmier Camponotus cf. nicobarensis. ©Simon Tragust

Mieren gebruiken mierenzuur ook om hun nest schimmelvrij te houden

Bronnen:
Tragust, S., C. Herrmann, J. Häfner, R. Braasch, C. Tilgen, M. Hoock, M.A. Milidakis, R. Gross & H. Feldhaar, 2020. Formicine ants swallow their highly acidic poison for gut microbial selection and control. eLife 9: e60287. Doi: 10.7554/eLife.60287
Pull, C.D., L.V. Ugelvig, F. Wiesenhofer, A.V. Grasse, S. Tragust, T. Schmitt, M.J.F. Brown & S. Cremer, 2018. Destructive disinfection of infected brood prevents systemic disease spread in ant colonies. eLife 7: e32073. Doi: 10.7554/eLife.32073
Tragust, S., B. Mitteregger, V. Barone, M. Konrad, L.V. Ugelvig & S. Cremer, 2013. Ants disinfect fungus-exposed brood by oral uptake and spread of their poison. Current Biology 23: 76-82. Doi: 10.1016/j.cub.2012.11.034

Gifmengers

15 maart 2017 /

Mieren maken sterk ontsmettingsmiddel van hars en zuur

Formica paralugubris maakt krachtig middel tegen schimmel

Werksters van de mier Formica paralugubris zijn knappe gifmengers. Ze stellen een krachtig desinfecterend middel samen door hars en mierenzuur te mengen en houden daarmee een ziekmakende schimmel onder controle, laten Thimothée Brütsch en collega’s zien.

Ziekmakende micro-organismen, zoals de veel voorkomende schimmel Metarhizium brunneum, vormen een voortdurende bedreiging voor mierennesten; omdat de mieren dicht op elkaar leven, is het risico groot dat er een epidemie uitbreekt. Mieren moeten hun nest dus goed schoon houden.

Hars

En dat doen ze. Zo halen werksters van de bosmier Formica paralugubris, die leeft in de Alpen, grote hoeveelheden uitgeharde hars van naaldbomen, vooral van fijnspar, in het nest als ontsmettingsmiddel, zoals Michel Chapuisat heeft laten zien. De kenmerkende geur van hars komt van terpenen en andere vluchtige stoffen, en die stoffen onderdrukken de groei van bacteriën en schimmels in beschadigde bomen. En dat werkt in mierennesten ook, hebben de mieren ontdekt. Met hars in het nest krijgen bacteriën en schimmels minder kans; daardoor overleven meer larven die zijn blootgesteld aan Metarhizium en hebben volwassen mieren en larven een grotere kans op overleven als een schadelijke bacterie de kop opsteekt.

Combinatie

Nu laten Thimothëe Brütsch en collega’s zien dat de mieren de schimmelwerende werking van de hars weten op te schroeven door er mierenzuur op aan te brengen. Dat zuur, dat ze in hun gifklier maken, werkt op zichzelf al ontsmettend, net als de vluchtige stoffen uit hars. Maar de combinatie van hars en mierenzuur blijkt bijzonder goed te werken; het heeft een groter effect op schimmels dan je zou verwachten op grond van de afzonderlijke effecten van hars en zuur. Dat betekent dat het zuur de desinfecterende werking van het hars versterkt.

Zo verzamelen de mieren niet alleen hars om hun nest te ontsmetten, maar maken ze er ook nog iets beters van.

Willy van Strien

Foto: © Timothée Brütsch

Bronnen:
Brütsch, T., G. Jaffuel, A. Vallat, T.C.J. Turlings & M. Chapuisat, 2017. Wood ants produce a potent antimicrobial agent by applying formic acid on tree-collected resin. Ecology and Evolution, 6 maart online. Doi: 10.1002/ece3.2834
Chapuisat, M., A. Oppliger, P. Magliano & P. Christe, 2007. Wood ants use resin to protect themselves against pathogens. Proceedings of the Royal Society B 274: 2013-2017. Doi: 10.1098/rspb.2007.0531

Meteen zindelijk

23 september 2015 /

Jonge roodoorbuulbuuls kunnen het urenlang ophouden

Roodoorbuulbuuls houden hun nest schoon

Vogels zorgen dat hun nest keurig schoon blijft. Zo pakken de ouders de poepjes van hun jongen op en gooien die buiten weg, op afstand van het nest. Ziekteverwekkers en bacteriën krijgen daardoor minder kans. De kleintjes werken goed mee, ontdekten Rui-Chang Quan en collega’s.

In een nest van de roodoorbuulbuul (Pycnonotus jocosus), een zangvogel uit Zuidoost-Azië en delen van China, zijn vaak beide ouders afwezig. Ze zijn dan voedsel halen voor hun jongen. Toch troffen Rui-Chang Quan en collega’s, die wilden weten hoe de vogels hun nest schoonhouden, nooit viezigheid in de nesten aan. Dat betekent dat de ouders altijd meteen de ontlasting van de jongen opruimen.
Maar het betekent ook dat de jongen geen uitwerpselen produceren als de ouders afwezig zijn. Hoe zindelijk zijn de jongen eigenlijk, vroegen de onderzoekers zich af.

Poepzakje

jonge roodoorbuulbuuls in het nestVideo-opnamen van een aantal nesten maakten duidelijk dat de jonge vogels inderdaad alleen poepen als een van de ouders erbij is. Als er een ouder komt, heeft die altijd voor één van de twee of drie jongen voedsel bij zich. Het jong dat aan de beurt is slikt zijn hapje door en produceert vaak direct daarna ontlasting. Verpakt in een vliesje komt het naar buiten. De ouder vangt dat poepzakje op en vliegt ermee weg.
Er komt niet altijd iets. De ouder wacht zo’n tien seconden af voor hij weer vertrekt om opnieuw voedsel te halen.

Ongelukje

Maar wat nu als de ouders lang wegblijven? De onderzoekers probeerden dat uit in het lab, waar ze vogels van twee dagen en van zes dagen oud een paar uur lieten wachten – veel langer dan ze gewend zijn.
De kleintjes kunnen hun ontlasting dan prima ophouden, zo bleek, minstens 2 uur lang. Hoe langer ze het ophielden, hoe groter het poepzakje dat uiteindelijk te voorschijn kwam. Slechts heel af en toe gebeurde er een ongelukje.
Kennelijk hebben de kleintjes het goed onder controle, iets waar jonge mensenouders jaloers op mogen zijn. Belangrijk is het wel: in een vervuild nest krijgen ziekteverwekkers en bacteriën meer kans. En als het gaat stinken, weten roofvijanden dat er iets te halen valt.

Willy van Strien

Foto’s:
Paartje roodoorbuulbuuls. Rose Thumboor (Wikimedia Commons)
Nest van roodoorbuulbuul met jongen. Noblevmy (Wikimedia Commons)

Bron:
Quan, R-C., H. Li, B. Wang & E. Goodale, 2015. The relationship between defecation and feeding in nestling birds: observational and experimental evidence. Frontiers in Zoology 12:21. Doi: 10.1186/s12983-015-0116-y

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑