Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Categorie: kleur (Pagina 1 van 2)

Knappe camouflage-kunstenaar

6 juli 2023 /

Zeekat moet even zoeken naar het beste patroon

De gewone zeekat heeft een meesterlijk camouflage-vermogen

De zeekat heeft een uitstekend camouflage-vermogen en verandert razendsnel van uiterlijk als de achtergrond wisselt. Toch gaat dat niet rechtstreeks, laten Theodosia Woo en collega’s zien: de zeekat stelt een nieuw huidpatroon een paar keer bij voordat het goed is.

Om zich tegen roofvijanden te verdedigen, kan de gewone zeekat, Sepia officinalis, net als veel andere inktvissen aan camouflage doen, zodat hij opgaat in de omgeving. En als een roofvijand hem toch ziet, spuit hij inkt om diens zicht te belemmeren.

De zeekat leeft in de Noordzee, de Oostzee en de Middellandse Zee. Afhankelijk van de ondergrond, met bijvoorbeeld zand, rotsen of zeegras, kan hij een effen kleur aannemen, een gevlekt patroon hebben of grote donkere en lichte vlakken vertonen die zijn contouren opbreken. Er zijn talloze variaties en de zeekat tovert tegen vrijwel elke achtergrond een passende camouflage tevoorschijn, schrijven Theodosia Woo en collega’s.

Pigmentzakjes

Dat is onder meer mogelijk dankzij een paar miljoen pigmentcellen in de huid, de zogenoemde chromatoforen. Ze zijn er in drie kleuren: geel, rood en bruin. Het zijn gesloten zakjes met een elastische wand waar radiale spieren (als spaken) omheen liggen. Als de spieren zich op commando van de hersenen aanspannen, trekken ze zo’n zakje open en wordt de kleur zichtbaar.

Woo maakte duidelijk hoe een zeekat van uiterlijk verandert door experimenten te doen waarin ze dieren een andere ondergrond gaf; ze filmde de huid met hoge resolutie en mat de huidpatronen door met stevige computersoftware. Het resultaat is opmerkelijk. Want door de razendsnelle verandering lijkt het wel alsof zeekatten in één keer een nieuw passend huidpatroon te pakken hebben. Maar zo is het toch niet.

Bij een nieuwe ondergrond begint een zeekat meteen zijn huidpatroon aan te passen. Maar na een eerste verandering wacht hij even en stelt dan het gemaakte patroon bij zodat het beter wordt. Daarna wacht hij opnieuw en past het verder aan, net zo lang tot een goed patroon gevonden is. Hij doorloopt dus in een oogwenk een zoektraject en krijgt kennelijk voortdurend feedback. Zo’n zoektraject ligt niet vast, want als de onderzoekers meerdere keren dezelfde verandering van ondergrond gaven, legden de dieren verschillende zoektrajecten af en was het uiteindelijke resultaat ook anders. Al was het verschil in eindpatronen zo subtiel dat wij het niet waarnemen.

Weerkaatsen

Naast de pigmentcellen die hier zijn onderzocht, heeft de huid van de zeekat nog twee typen aanstuurbare cellen die verandering van uiterlijk mogelijk maken. Er zijn cellen die dankzij hun nanostructuur licht van één bepaalde kleur weerkaatsen, bijvoorbeeld blauw: de iridoforen. En er zijn cellen die al het opvallende licht weerspiegelen en in daglicht dus wit zijn: de leucoforen. Daarbij kan de huid ook nog eens glad of ruw zijn. De complexiteit van een inktvishuid gaat ons voorstellingsvermogen te boven.

Al die mogelijkheden worden niet alleen gebruikt voor camouflage, maar ook voor communicatie. De gewone zeekat komt in voorjaar en zomer naar de kust om te paaien, en het kleurenspel dat de dieren bij de balts vertonen is voor duikers een bezienswaardigheid.

Kleurenblind

Het grootste raadsel van inktvissen is misschien wel hoe ze hun omgeving zo perfect kunnen nabootsen terwijl ze zelf kleurenblind zijn. Daar is nog nauwelijks iets van bekend, maar er zijn aanwijzingen dat er lichtgevoelige zintuigjes in de huid zitten.

Willy van Strien

Foto: Jonge zeekat. Magnef1 (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

De giftige blauw-geringde octopus gebruikt zijn ringen, die zijn weggestopt in huidplooien, om roofvijanden te waarschuwen

Bronnen:
Woo, T., X. Liang, D.A. Evans, O. Fernandez, F. Kretschmer, S. Reiter & G. Laurent, 2023. The dynamics of pattern matching in camouflaging cuttlefish. Nature, 28 juni online. Doi: 10.1038/s41586-023-06259-2
Gilmore, R., R. Crook & J.L. Krans, 2016. Cephalopod camouflage: cells and organs of the skin. Nature Education 9(2): 1
Chiao, C-C., C. Chubb & R.T. Hanlon, 2015. A review of visual perception mechanisms that regulate rapid adaptive camouflage in cuttlefish. Journal of Comparative Physiology A 201: 933-945. Doi: 10.1007/s00359-015-0988-5
5

Superwit

27 maart 2023 /

Houtsnip heeft het witste wit van alle vogels

Staartveren van houtsnip hebben superwitte toppen een de onderkant

De allerwitste veren die er bestaan vind je bij de houtsnip, die verder juist een onopvallend uiterlijk heeft. Jamie Dunning en collega’s onderzochten hoe het verrassend witte wit ontstaat.

Een houtsnip (Scolopax rusticola) is zo goed gecamoufleerd dat hij vrijwel niet afsteekt tegen de bosgrond waar hij op leeft. Maar de punten van zijn staartveren zijn aan de onderkant spierwit en daardoor goed zichtbaar, zelfs in de schemering. Wittere veren dan deze vogel heeft, zijn er niet. Jamie Dunning en collega’s laten zien hoe de structuur van de staartveren die superwitte tint bepaalt.

Overdag rusten houtsnippen, en dan is het zaak om niet op te vallen. Vandaar hun vlekkerig bruine verenkleed. In de ochtend- of avondschemering zijn ze actief. Om zich aan elkaar te tonen, steken ze hun korte staartje omhoog of maken ze een baltsvlucht. De witte punten aan de onderkant van de staartveren vallen dan duidelijk op.

Nanostructuur

Die witte staartpunten zijn goed zichtbaar in de schemering doordat ze veel van het schaarse licht dat erop valt terugkaatsen. Dat kunnen ze dankzij een speciale structuur. Een vogelveer bestaat uit een schacht waarop baarden zijn ingeplant. De baarden van de superwitte veertoppen van de houtsnip zijn afgeplat en verdikt, en ze liggen, net als de lamellen van jaloezieën, schuin en over elkaar heen. Daardoor kaatst een maximale hoeveelheid licht terug.

Maar voordat de lichtstralen terugkaatsen, stuiteren ze onder de oppervlakte van de baarden eerst alle kanten op. Dat komt doordat de baarden een ongeordende inwendige structuur hebben van nanovezels en luchtzakjes, die invallende lichtstralen veelvuldig en chaotisch van richting doen veranderen. Die sterke zogenoemd diffuse weerkaatsing resulteert in een wit beeld, net zoals dat voor sneeuw geldt.

De baarden worden bijeengehouden door vele klittenband-achtige baardjes die eraan ontspringen. De baardjes zijn bruinig, maar doordat ze aan de bovenkant van de staartveren liggen, doen ze niet af aan de witheid van de onderkant.

De houtsnip leeft in Europa en Azië. Wereldwijd zijn er nog zeven andere soorten houtsnippen, ook allemaal met superwitte punten aan de onderkant van de staartveren. Andere vogels hebben dat niet, ook niet aan houtsnippen nauw verwante soorten, zoals watersnip (Gallinago gallinago).

Willy van Strien

Foto: Amerikaanse houtsnip, Scolopax minor, met opgestoken staartje. Matt Schenck (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 4.0)

Zie ook: er bestaan ook superzwarte veren.

Bron:
Dunning, J., A. Patil, L. D’Alba, A.L. Bond, G. Debruyn, A. Dhinojwala, M. Shawkey & L. Jenni, 2023. How woodcocks produce the most brilliant white plumage patches among the birds. Interface 20: 20220920. Doi: 10.1098/rsif.2022.0920

Travestie bij witnekkolibrie

5 september 2021 /

Mannenkleed geeft vrouw meer rust

witnekkolibrie-man is fel gekleurd

De meeste vrouwen witnekkolibrie zijn duidelijk van mannen te onderscheiden door een minder felle kleur, maar voor 20 procent van de vrouwen geldt dat niet: zij zien eruit als man. Jay Falk en collega’s wilden weten waarom zij afwijken van het normale patroon.

Bij kolibries, een vogelfamilie met meer dan 300 soorten, zijn mannen doorgaans feller gekleurd dan vrouwen. Maar bij één op de vier soorten komen vrouwen voor die het verenkleed van een man dragen, rapporteerde de onderzoeksgroep waar Jay Falk deel van uitmaakt eerder dit jaar. Nu zocht hij uit waarom die vrouwen zich in mannenkleed hullen. Zijn conclusie is dat zij rustiger kunnen foerageren. Ze worden minder lastiggevallen door zowel soortgenoten als andere kolibries.

Meeste vrouwen witnekkolibrie zijn minder fel gekleurd, maar sommige zien eruit als een manDat kolibrievrouwen normaal gesproken minder kleur hebben dan mannen – al zijn ze vergeleken met veel andere vogels beslist niet saai te noemen – is omdat zij degenen zijn die de jongen grootbrengen. Als ze op of rond het nest zijn, is een gedekte kleur veiliger: hun roofvijanden zien hen minder makkelijk. Kolibriemannen hebben geen gezinstaken en zijn vrij om vrouwtjes te versieren. Zij moeten het dan onder meer hebben van flitsende kleuren, waar vrouwen gek op zijn.

Witnekkolibrie

Maar er zijn dus kolibriesoorten met vrouwen die zich een opvallend mannelijk uiterlijk hebben aangemeten. De witnekkolibrie, Florisuga mellivora, is daar een voorbeeld van. Ongeveer 20 procent van de volwassen vrouwen heeft net zo’n glanzende blauwe kop, spierwitte buik en staart en witte vlekken in de nek als mannen. Waar zou dat goed voor zijn?

Misschien hebben ook mannen een voorkeur voor een felgekleurde partner, dacht Falk eerst. Maar dat bleek niet zo te zijn toen hij mannetjes liet kiezen uit verschillende opgezette vogels: hun voorkeur gaat juist uit naar een vrouw met een niet-mannelijk verenkleed.

Lastiggevallen

Een andere mogelijkheid is dat felgekleurde vogels minder vaak worden lastiggevallen als ze foerageren. Kolibries zijn kleine vogels met een hoge stofwisseling die veel moeten eten. Daar zijn ze dus een groot deel van de dag mee bezig; ze zuigen nectar uit bloemen. Er is veel concurrentie om voedsel en ze zijn behoorlijk agressief rond bloemen met een hoog nectargehalte. Voortdurend proberen ze elkaar te verjagen.

Vrouwtjes witnekkolibrie in een normaal vrouwelijk verenkleed, zo bleek uit observaties, delven daarbij het onderspit. Ze boezemen andere vogels kennelijk weinig ontzag in. Ze worden meer verjaagd dan felgekleurde dieren, zowel door soortgenoten als door andere kolibries. Omgekeerd zijn ze zelf minder agressief. Daarbij komt dat ze waarschijnlijk ook nog eens vaker seksueel worden lastiggevallen. Vrouwen in mannenkleed, daarentegen, kunnen rustiger hun gang gaan.

Vrouwen met het uiterlijk van mannen bleken dan ook vaker op bezoek te komen op een plaats waar nectar werd aangeboden dan vrouwen in een niet-mannelijk verenpak, en ze bleven er langer.

Het voordeel van een mannelijk verenkleed voor vrouwen is dus inderdaad dat ze daarmee minder lastiggevallen worden.

Overigens ziet een witnekkolibrievrouw met een mannelijk verenkleed er niet precies hetzelfde uit als een man. Als de vogels de staartveren spreiden, wordt een zwarte band zichtbaar die bij deze vrouwen breder is dan bij mannen. Ook hebben zij wat groen op de staart.

Broedzorg

Er is nog een aanwijzing dat de mannelijke vermomming beschermt tegen agressie: alle jongen zijn felgekleurd, terwijl jongen van diersoorten doorgaans schutkleuren hebben. Ook een jonge witnekkolibrie kan met een volwassen mannelijk uiterlijk zonder al te veel last foerageren.

Jonge vrouwen zijn dus allemaal fel gekleurd. Als ze volwassen worden, behoudt 20 procent van de vrouwen dat kleurige verenkleed, terwijl de meerderheid, 80 procent, overstapt op een minder opvallend uiterlijk. Waarom blijven ze er niet allemaal als man uitzien, als ze daardoor makkelijker kunnen foerageren?

Waarschijnlijk omdat overeind blijft dat een vrouw tijdens de broedperiode niet moet opvallen. Dan is een minder felle kleur juist beter. Jonge vrouwtjes hebben die zorg nog niet.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: witnekkolibrie man. Kathy & sam (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)
Klein: witnekkolibrie vrouw in normaal, dus niet-mannelijk verenkleed. Joseph Boone (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)

Ook libellenvrouwtjes kunnen er uitzien als mannetjes

Bronnen:
Falk, J.J., M.S. Webster & D.R. Rubenstein, 2021. Male-like ornamentation in female hummingbirds results from social harassment rather than sexual selection. Current Biology, 26 augustus online. Doi: 10.1016/j.cub.2021.07.043
Diamant, E.S., J.J. Falk & D.R. Rubenstein, 2021. Male-like female morphs in hummingbirds: the evolution of a widespread sex-limited plumage polymorphism. Proceedings of the Royal Society B 288: 20203004. Doi: 10.1098/rspb.2020.3004

Opvallend, en toch niet te zien

20 juni 2018 /

Felgekleurde pijlgifkikker verdwijnt tegen de achtergrond

Van een afstand is pijlgifkikker Dendrobates tinctorius moeilijk zichtbaar

Hoe kleurrijk het pijlgifkikkertje Dendrobates tinctorius ook is, van een afstand zien roofvijanden hem niet, blijkt uit onderzoek van James Barnett en collega’s. Het kleurrijke beestje heeft een schutkleur.

De felle kleurpatronen van pijlgifkikkers werken als een waarschuwingssignaal aan roofvijanden: eet me niet, ik ben giftig. De vijanden leren door schade en schande dat ze beter van deze kleurige prooien af kunnen blijven.
Toch biedt het markante uiterlijk geen volledige bescherming, stellen James Barnett en collega’s. Want een onervaren roofvijand die de waarschuwing nog niet begrijpt kan toehappen en dan is zo’n kikker er geweest. Bovendien zijn sommige vijanden ongevoelig voor het gif, en andere hebben zo’n honger dat ze de waarschuwing negeren en het risico van vergiftiging nemen. Een pijlgifkikker heeft daarom aanvullende bescherming nodig.

Het patroon van heldere en contrasterende kleuren blijkt nu ook voor die aanvullende bescherming te zorgen. Het werkt namelijk, verrassend genoeg, als schutkleur en maakt het beestje onzichtbaar. Althans bij de pijlgifkikker Dendrobates tinctorius.

Camouflage

Van dichtbij steekt dit kikkertje duidelijk af tegen zijn natuurlijke achtergrond van afgevallen bladeren op de bodem van regenwouden in Frans Guyana, zo laten de onderzoekers zien. De kikker heeft kleuren die in die achtergrond nauwelijks voorkomen: geel en blauw. Het kleurpatroon is een duidelijk signaal.
Maar van een afstand werkt het heel anders. Natuurlijke vijanden zien het kleurpatroon dan niet scherp meer en de kleuren versmelten tot een gemiddelde tint die overeenkomt met de achtergrondkleur. Zo werkt het patroon op afstand juist camouflerend; het geeft de kikker een schutkleur die hem onzichtbaar maakt voor vogels, slangen en zoogdieren die niet heel vlakbij zijn.

Modelkikkers

Dat is misschien moeilijk te geloven, maar experimenten laten zien dat het inderdaad zo is. De onderzoekers maakten kikkers na van plasticine (boetseerklei) en gaven de modellen een natuurlijk kleurpatroon of een effen gele of een bruin-met-zwarte kleur. Ze stelden verschillende achtergronden samen: bladeren, papier met een print van bladeren, kale bodem en papier in een afwijkende kleur. Ze zetten de modelkikkers in het veld op de verschillende achtergronden en turfden hoe vaak vogels de modellen aanvielen.

Zoals verwacht werden gele modelletjes op elke achtergrond even vaak gepikt, terwijl bruinzwarte diertjes op bladeren of papier met bladprint relatief veilig waren.
En de kikkermodellen met een natuurlijk kleurpatroon?
Ook die hadden, net als de bruinzwarte, op een natuurlijke blad-achtergrond de grootste kans om ongezien te blijven.

Het felle kleurpatroon van pijlgifkikker Dendrobates tinctorius heeft dus een dubbele functie. Van dichtbij werkt het als waarschuwing, maar van veraf gezien is het een schutkleur.
Het kan verklaren dat ik nooit op eigen kracht zo’n kikkertje heb gevonden toen ik in Frans Guyana was.

Willy van Strien

Foto: Dendrobates tinctorius. ©James B. Barnett

Bron:
Barnett, J.B., C. Michalis, N.E. Scott-Samuel & I.C. Cuthill, 2018. Distance-dependent defensive coloration in the poison frog Dendrobates tinctorius, Dendrobatidae. PNAS, 4 juni online. Doi: 10.1073/pnas.1800826115

Zwarter dan zwart

18 januari 2018 /

Veren van paradijsvogels houden vrijwel al het licht vast

Veel paradijsvogels hebben superzwarte veren

Veel paradijsvogels hebben schitterende kleuren. De helderheid ervan is deels een illusie die ontstaat door de donkere veren rondom de kleuren. Die zijn niet gewoon zwart, maar superzwart, laten Dakota McCoy en collega’s zien.

Paradijsvogels, die vooral voorkomen in Nieuw-Guinea, hebben hun naam niet voor niets. De vogelfamilie omvat veel soorten waarvan de mannetjes schitterende kleuren hebben, uitbundige versieringen dragen en spannende dansen uitvoeren. Met hun spectaculaire verschijning proberen ze vrouwtjes te verleiden.
Bij de balts spelen zwarte veren een belangrijke rol, schrijven Dakota McCoy en collega’s. De zwarte veren waarmee deze vogels pronken zijn namelijk niet gewoon zwart, maar superzwart: ze absorberen vrijwel al het licht – meer dan 99,5 procent – dat er op valt. Tegen die diepzwarte achtergrond komen blauwe en gele tinten feller over dan ze zijn; het lijkt alsof de kleuren licht geven. Zulk superzwart materiaal is uiterst zeldzaam in de natuur.

Rafelige randen

De onderzoekers laten zien dat het diepzwarte uiterlijk het gevolg is van de afwijkende oppervlaktestructuur die de kleinste onderdelen van de veren hebben. Een veer bestaat uit een schacht waarop baarden zijn ingeplant die weer zijn bezet met baardjes. Normaal gesproken zijn die baardjes glad, met alleen haakjes die in elkaar grijpen en de veer stevig maken. Ook de zwarte veren van bijvoorbeeld kraaien en raven hebben zulke gewone baardjes, net als de zwarte veren van paradijsvogels die geen rol spelen in hun show, zoals rugveren.

Maar de baardjes van superzwarte veren zijn anders. Ze hebben zeer rafelige, opgekrulde randen, waartussen zich diepe en grillige holten bevinden. Die structuur houdt vrijwel al het licht dat er op valt gevangen. Een normaal zwart oppervlak absorbeert 95 à 97 procent van het opvallende licht en kaatst de overige 3 à 5 procent terug. Maar in de microrimboe van rafels en holten van superzwarte veren stuit het licht keer op keer op obstakels die het verstrooien, en elke keer verdwijnt een deel van het licht in het materiaal, waar het wordt geabsorbeerd. Uiteindelijk kaatst nog geen halve procent van het licht terug, zodat de veren er superzwart uitzien voor wie voor zo’n mannetje staat – bijvoorbeeld een kieskeurig vrouwtje.

Willy van Strien

Foto: Baltsende man van Victoria’s geweervogel, Ptiloris victoriae. Francesco Veronesi (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Er zijn mooie filmbeelden van baltsende paradijsvogels te zien op YouTube: een filmpje van BBC Earth, nog een van BBC Earth, en een van Cornell University over de prachtgeweervogel.

Bron:
McCoy, D.E., T. Feo, T.A. Harvey & R.O. Prum, 2018. Structural absorption by barbule microstructures of super black bird of paradise feathers. Nature Communications 9:1. Doi: 10.1038/s41467-017-02088-w

Plantaardige beestjes

19 februari 2015 /

Leven groene zeenaaktslakken op zonne-energie, of niet?

Groene zeenaaktslakken nemen bladgroenkorrels op uit algen en houden die vast. De bladgroenkorrels vangen vervolgens zonlicht in en leggen koolstofdioxide vast, net zoals ze in de algen deden. Dankzij die gestolen bladgroenkorrels kunnen de dieren een lange tijd zonder voedsel. Het idee was dat ze op zonne-energie leven. Maar dat doen ze niet, denken Jan de Vries en collega’s.

Van bovenaf gezien hebben de groene zeenaaktslakken Elysia chlorotica en Elysia timida (en nog vijf soorten) veel weg van een blaadje. Dat is geen toeval, want de dieren zitten vol bladgroenkorrels die zonlicht invangen en koolstofdioxide vastleggen en verwerken tot koolhydraten en vetten. De beestjes leven als planten, was het idee; ze doen aan fotosynthese. Dankzij deze fotosynthese kunnen ze maanden zonder voedsel leven op zonne-energie; de kampioen, Elysia chlorotica, houdt dat zelfs zijn hele leven vol, bijna een jaar.

Gestolen

De bladgroenkorrels hebben ze niet van zichzelf. Het zijn gestolen celorgaantjes. De zeenaaktslakken zuigen ze op uit algen waarvan ze eten en huisvesten ze in speciale cellen langs hun wijdvertakte darmstelsel. Omdat de dieren plat zijn, liggen de bladgroenkorrels daar vlak onder de oppervlakte. Bladgroenkorrelleverancier voor Elysia chlorotica (die leeft in zoutwatermoerassen aan de oostkust van Noord-Amerika) is de alg Vaucheria litorea. Elysia timida (mediterraan gebied, Canarische eilanden) ontleent ze aan de alg Acetabularia acetabulum.

Maar het verhaal is omgeven met raadsels.

Zonder eten

Zo blijkt het twijfelachtig of de zeenaaktslakken de fotosynthese eigenlijk wel nodig hebben, zoals gedacht werd. Oftewel: leven ze werkelijk op zonne-energie? Gregor Christa en collega’s kwamen op het idee om dat uit te proberen met Elysia timida en Plakobrancus ocellatus, ook een groene zeenaaktslak die lang kan overleven zonder voedsel.
De dieren houden het inderdaad een lange periode vol zonder iets te eten. Maar tot verrassing van de onderzoekers lukt ze dat in het donker even goed als in het licht. Het lijkt alsof de fotosynthese er niet toe doet; die verbetert de overleving namelijk niet.

Voorraad

Toch hebben de dieren de bladgroenkorrels nodig om te overleven. Wat hebben ze er aan? Misschien gebruiken ze de korrels simpelweg als voedselvoorraad waar ze lang op kunnen teren: de korrels zitten vol met eiwitten, vetten en koolhydraten. De zeenaaktslakken moeten die voedselvoorraad goed houden, maar dat de bladgroenkorrels daarbij fotosynthetisch actief blijven, is bijzaak. De naaktslakken hebben de korrels zelf nodig, niet hun producten. Met andere woorden: de dieren leven misschien niet op zonne-energie.

Nu hebben Jan de Vries en collega’s de reactie van Elysia timida op uithongering vergeleken met die van Elysia cornigera, een soort uit het Caribische gebied. Beide soorten halen bladgroenkorrels uit dezelfde alg, Acetabularia. Elysia timida kan met die bladgroenkorrels maanden zonder voedsel overleven, Elysia cornigera sterft met diezelfde korrels binnen twee weken. Dat blijkt niet te liggen aan de activiteit van de bladgroenkorrels. In beide soorten gaan die langzaam slechter presteren, maar Elysia cornigera sterft al voordat zijn bladgroenkorrels helemaal ophouden met fotosynthese.

Elysia timida blijkt simpelweg beter toegerust te zijn om een magere periode te kunnen overbruggen, is de conclusie. Dat moet ook wel, want hij leeft in een gebied waar gedurende een tijd van het jaar geen voedsel te vinden is.

Onderhoud

Een ander raadsel is hoe de bladgroenkorrels in de zeenaaktslakken fotosynthetisch actief kunnen blijven. Bij fotosynthese zijn namelijk een paar duizend eiwitten betrokken die dagelijks gerepareerd of vervangen moeten worden. Er zijn een paar duizend genen die voor deze eiwitten coderen en die moeten dus aanwezig zijn. De groene zeenaaktslakken lijken echter niet over die genen te beschikken. De bladgroenkorrels zelf hebben wat eigen erfelijk materiaal, maar dat bevat slechts 10 procent van die onderhoudsgenen, een paar honderd.

In de algen kunnen de bladgroenkorrels functioneren omdat de algen de overige onderhoudsgenen bezitten in hun celkernen. Maar de zeenaaktslakken nemen de celkernen van de algen niet op.

Het lijkt erop dat de dieren wel een deel van de onderhoudsgenen op de een of andere manier uit het erfelijk materiaal (dna) van de algen hebben gekopieerd en ingebouwd in hun eigen dna. Jonge zeenaaktslakken erven die genen van hun ouders. Drie jaar geleden meldde Sidney Pierce dat ruim zestig algengenen in Elysia chlorotica actief zijn, naast de genen van de gestolen bladgroenkorrels zelf.

Maar ook dan ontbreken er nog steeds een slordige duizend onderhoudsgenen. Het is dus wonderlijk dat groene zeenaaktslakken hun bladgroenkorrels maandenlang aan de praat kunnen houden.

Bladgroenkorrels verzamelen

Hoe dan ook: de groene zeenaaktslakken hebben gezonde bladgroenkorrels nodig. Karen Pelletreau beschreef in 2012 hoe jonge zeenaaktslakjes (Elysia chlorotica) ze verzamelen. Ze kweekte de dieren bij een regime van 12 uur licht, 12 uur donker.

De naaktslakjes beginnen met niks, want de eitjes zijn vrij van bladgroenkorrels; uit de eitjes komen larven en die nemen geen bladgroenkorrels op. Pas na metamorfose verschijnen kleine zeenaaktslakken in hun uiteindelijke gedaante – en uit labwaarnemingen bleek dat zij meteen bladgroenkorrels uit hun voedsel, de alg Vaucheria litorea, gaan halen.

Vormeloos

Ze moeten daar minstens een week mee doorgaan wil het werken. Als de onderzoekers de algen weghaalden voordat de dieren zes dagen oud waren, redden die het niet. Ze krompen, werden vormeloos en verloren de bladgroenkorrels die ze al hadden opgenomen. Kregen de jongen minimaal zes dagen algen, dan konden ze daarna een periode zonder voedsel doorstaan. Ze groeiden dan nauwelijks, maar ze behielden hun bladgroenkorrels, ontwikkelden zich normaal en hervatten de groei zo gauw er weer algen waren.
Er is kennelijk eerst een periode waarin de verzamelde bladgroenkorrels tijdelijk worden opgeslagen. Pas na een week blijven ze permanent aanwezig.

Willy van Strien
Dit stuk is een bewerking en uitbreiding van twee artikelen die ik schreef voor Bionieuws.

Foto’s:
Groot: Elysia timida. Parent Géry (Wikimedia Commons)
Klein, midden: Acetabularia acetabulum. Isabel Rubio (Creative Commons)
Klein, onder: Elysia chlorotica. Patrick Krug (Creative Commons)

Bronnen:
Vries, J. de, C. Woehle, G. Christa, H. Wägele, A.G.M. Tielens, P. Jahns & S.B. Gould, 2015. Comparison of sister species identifies factors underpinning plastid compatibility in green sea slugs. Proc. R. Soc. B 282: 20142519, 4 februari online. Doi: 10.1098/rspb.2014.2519
Christa, G., V. Zimorski, C. Woehle, A.G.M. Tielens, H. Wägele, W.F. Martin & S.B. Gould, 2014. Plastid-bearing sea slugs fix CO2 in the light but do not require photosynthesis to survive. Proc. R. Soc. B 281: 20132493. Doi: 10.1098/rspb.2013.2493
Pierce, S.K., X. Fang, J.A. Schwartz, X. Jiang, W. Zhao, N.E. Curtis, K.M. Kocot, B. Yang & J, Wang, 2012. Transcriptomic evidence for the expression of horizontally transferred algal nuclear genes in the photosynthetic sea slug, Elysia chlorotica. Molecular Biology and Evolution 29: 1545–1556. Doi: 10.1093/molbev/msr316
Pelletreau, K.N., J.M. Worful, K.E. Sarver & M.E. Rumpho, 2012. Laboratory culturing of Elysia chlorotica reveals a shift from transient to permanent kleptoplasty. Symbiosis 58: 221-232. Doi: 10.1007/s13199-012-0192-0

Ei op kleur

15 augustus 2014 /

Vogelembryo krijgt wat daglicht, maar geen ultraviolette straling

Vogeleieren hebben hun kleuren en spikkelpatronen niet voor niets, denken Golo Maurer en collega’s. Dankzij de kleurstoffen op de eischaal kan de juiste hoeveelheid daglicht van de juiste kleur het embryo bereiken.

Een vogelembryo in een ei leeft niet in complete duisternis, want de eischaal laat wat licht door. En dat beetje licht doet ertoe. Daglicht bevordert een goede hersenontwikkeling. De groene component uit het licht komt de groeisnelheid ten goede. En dankzij blauw licht pikt het embryo een dag- en nachtritme op. Maar licht is ook gevaarlijk, met name de ultraviolette straling die DNA kan beschadigen.
Golo Maurer en collega’s wilden weten hoeveel licht de eischalen van verschillende soorten vogels passeert, en van welke kleur. Ze maten eischalen van 74 Europese soorten door; het waren schalen van leeggeblazen eieren uit een museumcollectie.

Eischalen laten over het algemeen vooral licht van langere golflengtes door, constateerden ze, dus in verhouding weinig blauw en veel rood. Maar er zijn grote verschillen van soort tot soort, en die hebben te maken met de kleur van de eischaal, zowel van de achtergrond als van de spikkels daarop.

Kleurstoffen

Oorspronkelijk, is het idee, waren vogeleieren effen wit, net als de eieren van reptielen waar vogels van afstammen. Maar vogeleieren kregen in de loop van de tijd verschillende kleuren en spikkelpatronen. Daar zijn twee kleurstoffen verantwoordelijk voor: het blauwgroene biliverdine en het roodbruine protoporphyrine. Het zijn andere pigmenten dan de stoffen die veren, snavel en poten kleuren.
De hoeveelheid van de twee kleurstoffen in een eischaal, laten de onderzoekers zien, bepaalt hoeveel licht erdoorheen komt en filteren het op kleur. Beide kleurstoffen blokkeren schadelijke ultraviolette straling.

Niet altijd optimaal

Maurer vroeg zich ook af of de eischalen het licht in de juiste mate doseren. Daar lijkt het tot op zekere hoogte wel op. Vogels die duistere nesten hebben, bijvoorbeeld in boomholten of nestkasten, leggen namelijk meestal effen witte of lichtblauwe eieren. Deze kleuren laten het beetje licht dat het nest binnenkomt het best door. De eieren van vogels met open nesten zijn vaak wat donkerder.
Verder laten eischalen van vogels die lang moeten broeden voordat de kuikens uitkomen minder ultraviolet licht door dan die van vogels met een korte broedperiode. Zo blijft de hoeveelheid ultraviolet waar de kwetsbare embryo’s aan blootgesteld worden beperkt, ondanks de lange embryonale periode.

Toch zal de eischaal ei niet altijd de optimale kleur hebben om de juiste hoeveelheid licht door te laten. Want ten eerste hangt de hoeveelheid licht die het embryo bereikt niet alleen van de kleur van het ei af. Als de ouders constant op de eieren zitten, liggen de embryo’s steeds in het donker. Dan maakt de kleur van de eischaal niets uit voor het lichtregime in het ei.
Ten tweede hebben de pigmenten ook andere functies. Ze kunnen de eieren camoufleren, of ze zorgen ervoor dat vogels hun eieren kunnen herkennen en onderscheiden van koekoekseieren. Ook daar moeten de kleuren dan op zijn afgestemd.

Willy van Strien

Foto: nest van eidereend met eieren en dons. Finn Rindahl (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Maurer, G., S.J. Portugal, M.E. Hauber, I. Mikšík, D.G.D. Russell & P. Cassey, 2014. First light for avian embryos: eggshell thickness and pigmentation mediate variation in development and UV exposure in wild bird eggs. Functional Ecology, 29 juli online. Doi: 10.1111/1365-2435.12314
Maurer, G., S.J. Portugal & P. Cassey, 2011. Review: an embryo’s eye view of avian eggshell pigmentation. J. Avian Biol. 42: 494-504. Doi: 10.1111/j.1600-048X.2011.05368.x

Steeds meer kleur

8 juli 2014 /

Gele, oranje, rode, paarse en roze veren zijn modern

Vogels kunnen de meest fantastische kleuren hebben. Maar er zijn niet altijd zoveel kleurige vogels geweest als nu. Vrolijk gekleurde veren zijn vooral iets van de laatste tijd, schrijven Daniel Thomas en collega’s. Dat wil zeggen: door een evolutionaire bril gezien.

Veren zijn er al langer dan vogels; ook sommige dinosauriërs waren gevederd. Maar aanvankelijk hadden veren voornamelijk de saaie standaardkleuren zwart, bruin, beige of grijs. Vrijwel alle vogels van nu dragen die tinten nog. Ze zijn te danken aan een groep pigmenten die ook ons haar kleuren: melaninen. Deze stoffen geven een veer niet alleen kleur, maar maken hem ook stevig en slijtvast.

Een andere oude veerkleur is blauw. Het ontstaat door de microscopische structuur van een veer, die opvallend licht zó breekt dat het als blauw wordt teruggekaatst.

Gele en rode kleuren

Maar veel vogels van nu pronken met geel, rood, oranje, paars en roze. Voor die kleuren zijn meestal carotenoïden verantwoordelijk, een grote groep van gele en rode kleurstoffen. Daniel Thomas wilde weten wanneer die kleuren in het uiterlijk van vogels verschenen. Hij ging daarom na welke soorten carotenoïde pigmenten in de veren hebben en hoe zij over de vogelstamboom zijn verdeeld.
Dat is moeilijker dan het lijkt omdat er soms andere pigmenten in het spel zijn. Papegaaien bijvoorbeeld danken hun gele en rode kleuren niet aan carotenoïden, maar aan andere kleurstoffen; dat geldt ook voor pinguïns met gele accenten.

Vogels maken carotenoïden niet zelf, maar halen het uit hun voedsel. De pigmenten komen uiteindelijk van planten. Alle vogels kunnen deze kleurstoffen opnemen in hun bloed, maar sommige soorten ontwikkelden het vermogen om ze in te bouwen in hun veren.

Veel zangvogels

Volgens de analyse van Thomas is dat tientallen keren opnieuw gebeurd, steeds ergens anders op de stamboom. De eerste vogel die zich een fris kleurtje aanmat was een zangvogel die zo’n 60 miljoen jaar geleden leefde. De soorten die van deze kleurpionier afstammen hebben de fraaie veren geërfd. Daarna kwamen er geleidelijk meer vogels met vrolijke kleuren bij. ‘Pas’ de laatste 20 miljoen jaar zijn het er veel. Een op de drie vogelsoorten van nu springt in het oog met gele, oranje, rode, roze of paarse tinten gebaseerd op carotenoïden. Daar zijn in verhouding veel zangvogels bij, maar ook onder meer reigers, flamingo’s, fazanten, spechten, bijeneters en ijsvogels.

Structuur

De kleur groen ontstaat, net als blauw, door de structuur van de veer, of het is een combinatie van structuur en een geel pigment. Een witte veer heeft geen enkel pigment.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: blauwborstbijeneter. Bjørn Christian Tørrissen (Wikimedia Commons)
Klein, staand: koereiger. Pierre Dalous (Wikimedia Commons)
Klein, liggend: rode rotshaan. Bill Bouton (Wikimedia Commons)

Bron:
Thomas, D.B., K.J. McGraw, M.W. Butler, M.T. Carrano, O. Madden & H.F. James, 2014. Ancient origins and multiple appearances of carotenoid-pigmented feathers in birds. Proc. R. Soc. B: 281: 20140806, 25 juni online. Doi: 10.1098/rspb.2014.0806

Flitsend machtsvertoon

13 december 2013 /

Kleurwisseling weerspiegelt vechtlust en overwicht van kameleon

Kameleon-mannen weten wat ze aan elkaar hebben, laten Russell Ligon en Kevin McGraw zien. De dieren lezen strijdlust en overwinningskansen van een tegenstander af aan diens kleurverandering.

Zet twee mannen van de jemenkameleon bijeen en het wordt hommeles. Ze zijn zeer agressief naar elkaar. Maar tot een daadwerkelijk gevecht komt het zelden. Want voor het zover is, heeft vaak een van de twee de aftocht geblazen.
Daar gaat een inschattingsprocedure aan vooraf die een tijdje duurt. De twee tegenstanders beoordelen elkaar eerst op afstand en vervolgens van dichtbij voordat ze eventueel (maar meestal dus niet) een kop-aan-kop gevecht beginnen. Jemenkameleons, grote dieren met een flinke helm op de kop, leven in Jemen en Saoedi-Arabië.
Hoe schatten mannen van deze kameleons elkaars vechtlust en overwicht in?

Vechtlust en lef

Dat moet iets met hun kleurpatroon te maken hebben, dachten Russell Ligon en Kevin McGraw. Dat verandert namelijk tijdens een confrontatie. Zoals alle kameleons kunnen ook jemenkameleons razendsnel van kleur verschieten. Met opvallende kleurwisselingen brengen ze misschien boodschappen over, veronderstelden de onderzoekers. In een serie proeven zetten ze steeds twee mannen bij elkaar, maakten elke vier seconden een foto en analyseerden de kleuren en kleurveranderingen op de foto’s.

De mate waarin de kleuren veranderen en vooral de snelheid waarmee dat gebeurt geven de vechtlust en het lef van een man aan, zo bleek. Hoe feller de strepen op de flanken van een man worden, hoe groter zijn neiging is om op zijn tegenstander af te gaan. Hoe sneller de kleur van zijn kop vervolgens opflakkert, hoe waarschijnlijker het is dat hij zal doorzetten.

De man die minder snel en minder intens van kleur verandert trekt zich bijtijds terug. Hij begrijpt de boodschap en neemt geen risico.

Oei. Die wil knokken en hij zal een gevecht waarschijnlijk winnen ook. Wegwezen!

Willy van Strien

Foto: Steven G. Johnson (Wikimedia Commons)

De onderzoekers filmden dreigende kameleons

Bron:
Ligon, R.A. & and K.J. McGraw, 2013. Chameleons communicate with complex colour changes during contests: different body regions convey different information. Biol. Lett. 9: 20130892, 11 december online. Doi: 10.1098/rsbl.2013.0892

 

Kleurenspel

23 juli 2013 /

Vanwege lastige libellenmannetjes zijn er verschillende vrouwtjes

Er zijn gele en blauwe vrouwtjes van de libel Nehalennia irene. Libellenmannetjes vallen het meest voorkomende type lastig, en houden zo de tweekleurigheid in stand, schrijven Arne Iserbyt en collega’s.

Sommige vrouwtjes van de Noord-Amerikaanse libellensoort Nehalennia irene zien er met hun blauwe kleur praktisch hetzelfde uit als mannetjes. Maar andere vrouwtjes zijn met hun gelige kleur duidelijk anders. Dit kleurverschil ligt erfelijk vast. Dat is wonderlijk, want de meeste diersoorten hebben een vast kleurpatroon. Waarom zijn deze libellenvrouwtjes niet gewoon allemaal blauw of allemaal geel?
Arne Iserbyt laat zien dat deze tweekleurigheid in stand blijft doordat de libellenmannetjes nogal opdringerig zijn.

Paringswiel en tandem

Want lastig zijn ze, die heren. Ze zijn altijd in voor seks, want elke paring kan hen extra nakomelingen opleveren. Treft een mannetje een vrouwtje, dan probeert hij haar achter haar kop vast te pakken met het tangetje achter aan zijn achterlijf. Als zij wil paren, dan buigt ze het uiteinde van haar achterlijf naar de penis vlak achter zijn borststuk. Zo ontstaat een ‘paringswiel’.
De paring duurt twintig minuten. Vervolgens houdt hij haar nog urenlang vast om te voorkómen dat ze met een ander paart voordat ze eitjes gaat leggen. De libellen vliegen dan als ‘tandem’ rond.

Natuurlijk willen vrouwtjes ook wel paren, maar voor hen hoeft het niet zo vaak. Ze slaan het sperma op en zolang ze nog een voorraad hebben, is er geen behoefte aan seks. Zij proberen zich dus meestal de vrijers van het lijf te houden. Die afweerpogingen en de paringen die toch plaats vinden – soms is toegeven makkelijker dan afweren – kosten tijd en energie. Vrouwtjes foerageren daardoor minder dan goed is, en uiteindelijk produceren ze minder eitjes.

Last

Iserbyt en collega’s deden onderzoek aan Nehalennia irene op zes verschillende plaatsen in Canada. Op sommige plaatsen waren er evenveel mannetjes als vrouwtjes, op andere plaatsen waren er drie keer zoveel mannetjes. In populaties met een mannenoverschot produceren vrouwtjes minder eitjes dan in populaties met gelijke aantallen mannetjes en vrouwtjes, constateerden de onderzoekers. Dat is een sterke aanwijzing dat de opdringerigheid van mannetjes inderdaad het succes van vrouwtjes vermindert.

Het interessantste van het onderzoek is dat de last die een vrouwtje van mannetjes ondervindt, blijkt af te hangen van haar kleur. Of beter gezegd: het hangt ervan af of haar kleur veel of weinig voorkomt.

Voorkeur

Iserbyt en collega’s hadden al laten zien dat zoekende mannetjes zich concentreren op het vrouwtjestype dat het meest voorhanden is; zo hebben ze het snelst beet. Dus zijn gele vrouwtjes in de meerderheid, dan vallen de mannetjes vooral gele dames lastig. Maar zijn er voornamelijk blauwe vrouwtjes, dan gaan ze daarop af, ook al zijn die moeilijker van mannetjes te onderscheiden dan gele vrouwtjes.

Nu verschilden de populaties in Canada sterk van elkaar in de samenstelling van de vrouwelijke bevolking. Op sommige plaatsen waren bijna alle vrouwtjes blauw, op andere plekken waren ze haast allemaal geel en elders kwamen veel blauwe en gele vrouwtjes naast elkaar voor. Waarom die samenstelling zo verschillend was, is onduidelijk. Maar het bood de onderzoekers de mogelijkheid om de populaties met elkaar te vergelijken. Ze wilden weten of de voorkeur van mannetjes voor het meest voorkomende vrouwtjestype nadelig voor dat type uitpakt, zoals ze verwachtten.

Tweekleurigheid blijft

Dat bleek inderdaad het geval. Naarmate een vrouwentype meer voorkwam en dus meer aandacht kreeg, produceerde dat type minder eitjes. Het gevolg is dat op plaatsen waar voornamelijk blauwe vrouwtjes leven, zij minder eitjes produceren dan gele vrouwtjes. Omgekeerd: waar vooral gele vrouwtjes zijn, maken die minder eitjes aan. Het overheersende vrouwentype blijkt dus het minst vruchtbaar te zijn.
Daardoor kan de tweekleurigheid in stand blijven. Want waar een vrouwenkleur de overhand heeft behaalt dat type – door grote hinder van mannen – een kleiner voortplantingssucces en zo verliest haar kleur terrein op de zeldzame kleur. Het zeldzame kleurtype zal dus nooit helemaal worden verdrongen.

Tweekleurigheid bij vrouwtjes die in stand blijft door mannelijke opdringerigheid: het komt bij meer libellensoorten voor. Een voorbeeld uit Europa is het veel voorkomende lantaarntje, Ischnura elegans. Bij deze soort zijn de mannetjes blauw en de vrouwtjes blauw of bruin. Voor hen gaat hetzelfde verhaal op.

 

Willy van Strien

Foto’s:
Arne Iserbyt (Universiteit Antwerpen, onderzoeksgroep Evolutionaire Ecologie). Groot: parend stel met blauw vrouwtje – klein, midden: de vrouwtjestypen van Nehalennia irene.
Klein, onder: stel lantaarntjes met bruin vrouwtje. Saxifraga/Ab Baas.

Bron:
Iserbyt, A., J. Bots, H. Van Gossum & T.N Sherratt, 2013. Negative frequency-dependent selection or alternative reproductive tactics: maintenance of female polymorphism in natural populations. BMC Evolutionary Biology 13:139. Doi: 10.1186/1471-2148-13-139

« Oudere berichten

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑