Categorie: parasitisme (Pagina 1 van 5)

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

Amazonemolly is een seksuele parasiet

Alle Amazonemolly’s zijn vrouwen. Een vrouw paart met een man van een andere soort – en baart vervolgens dochters die klonen van haarzelf zijn. Wat houdt dit seksueel parasitisme in stand? Waldir Berbel-Filho en collega’s lossen een stukje van de puzzel op.

Het tropische visje Poecilia formosa, de Amazonemolly, heeft een zeer eigenaardig seksleven. De soort bestaat alleen uit vrouwen die zich ongeslachtelijk voortplanten: ze krijgen dochters die een genetische kopie van hun moeder zijn. Maar een vrouw moet wel met een man paren om de ontwikkeling van de embryo’s in gang te zetten. Mannen van de eigen soort zijn er niet, en dus neemt ze een man van een verwante soort. Zijn sperma triggert de ontwikkeling van haar eitjes, maar zijn erfelijk materiaal (dna) wordt buitenspel gezet. Hij draagt niet bij aan de erfelijke eigenschappen van het nageslacht.

Amazones parasiteren dus seksueel op mannen van andere soorten. Over de vraag hoe deze situatie kan blijven voortbestaan breken onderzoekers als Waldir Berbel-Filho en collega’s zich het hoofd.

Hybride

De Amazonemolly is een zoetwatervisje van gemiddeld zo’n 5,5 centimeter lang dat leeft in het zuiden van de Amerikaanse staat Texas en het noordoosten van Mexico. De soort is een hybride, in één keer ontstaan doordat een man van Poecilia latipinna (breedvinkarper) ooit paarde met een vrouw van Poecilia mexicana (kortvinmolly). Deze oudersoorten zijn de ‘gastheren’ waarop de Amazones seksueel parasiteren.

Waar Amazonemolly’s leven, komt vrijwel altijd maar één van beide oudersoorten voor, hetzij de breedvinkarper, hetzij de kortvinmolly. De zilvergrijze vrouwtjes van alle drie de soorten lijken op elkaar, maar ze verschillen in lichaamsvorm: de kortvinmolly is langer en dunner dan de breedvinkarper, en zijn rugvin staat wat verder naar achteren en is korter. Amazonemolly’s zitten qua lichaamsvorm tussen beide oudersoorten in, maar hun vorm varieert van plaats tot plaats.

Wonder

De hybridisatie vond 100.000 à 200.000 duizend jaar geleden plaats, wat betekent dat de Amazonemolly al ongeveer 500.000 generaties heeft doorgemaakt.

Dat mag een wonder heten. Want omdat mannen van breedvinkarper en kortvinmolly die met een Amazonemolly paren geen vader van de nakomelingen zijn, zou je verwachten dat ze het verschil leren zien tussen een Amazonemolly en een vrouw van hun eigen soort en paring met een Amazone vermijden. Maar als ze alleen met vrouwen van de eigen soort zouden paren, kan de Amazonemolly zich niet voortplanten en sterft uit.

Daarbij concurreert de Amazonemolly met de oudersoorten om voedsel; de visjes eten vooral algen en kleine insecten. En omdat Amazones alleen dochters krijgen, kunnen hun populaties twee keer zo hard groeien als die van de oudersoorten, die evenveel zoons als dochters krijgen. De Amazones zouden de oudersoorten dus kunnen verdringen, maar gaan dan bij gebrek aan mannen zelf ook verloren.

Lichaamsvorm

Het lijkt een hopeloze situatie. Om te verklaren dat Amazonemolly’s zich toch weten te handhaven, onderzocht Berbel-Filho drie mogelijkheden.

Mogelijkheid één: om de belangstelling van mannen te krijgen, lijken Amazones op een bepaalde locatie het meest op vrouwen van de oudersoort die daar ook aanwezig is. Dus waar ze samen met de breedvinkarper voorkomen lijken ze op breedvinkarper-vrouwen, en waar ze samen met kortvinmolly voorkomen op kortvinmolly-vrouwen. Oftewel: door mimicry misleiden ze mannen.

Mogelijkheid twee: om concurrentie om voedsel tegen te gaan, verschillen Amazonemolly’s juist van vrouwen van de oudersoort waarmee ze samen voorkomen. Is dat de breedvinkarper, dan lijken ze op kortvinmolly-vrouwen en omgekeerd. Het achterliggende idee is dat een andere lichaamsvorm samengaat met een iets ander menu, zodat soorten met verschillende lichaamsvormen tenminste een deel van het beschikbare voedsel voor zichzelf hebben en de soorten naast elkaar kunnen blijven bestaan.

Mogelijkheid drie: de vormvariatie van Amazonemolly’s is willekeurig en onafhankelijk van de oudersoort waarmee ze voorkomen.

Nauwkeurige metingen lieten zien: de tweede mogelijkheid is de juiste. Amazonemolly’s lijken qua lichaamsvorm minder op vrouwen van de oudersoort waarmee ze samen voorkomen. Amazones verdringen de plaatselijk aanwezige oudersoort dus niet door voedselconcurrentie, is de conclusie, al moet nog wel bewezen worden dat een verschil in lichaamsvorm de concurrentie om voedsel inderdaad verlaagt.

Verspilling

Maar dan is er nog het andere gevaar, het gevaar dat mannen van de oudersoorten niet met Amazones willen paren. Het verschil tussen vrouwen per locatie helpt mannen om de seksuele parasiet te kunnen onderscheiden van de eigen soort. Eerder onderzoek liet zien dat mannen inderdaad vaker met een vrouw van de eigen soort paren. Hoe redt de Amazonemolly het dan?

Daar is nog geen duidelijk antwoord op. Het zou kunnen zijn, denk ik, doordat vrouwen alleen gemiddeld van elkaar verschillen. De visjes variëren in lichaamsvorm, en er is enige overlap tussen vrouwen van de plaatselijk aanwezige oudersoort en Amazones. Als mannen zo kieskeurig zouden zijn dat ze elke paring met een Amazone vermijden, zouden ze ook sommige vrouwen van de eigen soort afkeuren en vaderschap mislopen. Als de hoeveelheid sperma die ze produceren niet beperkend is, kunnen ze beter wat verspillen aan verkeerde vrouwen dan bevruchtingskansen bij goede vrouwen verspelen.

Willy van Strien

Foto: Amazonemolly, Poecilia formosa. ©Tyler Reich

Bronnen:
Berbel-Filho, W.M., M. Tobler, T. Reich, A. Eghbalpour, M.J. Ryan, K. Heubel, F. Garcia-De León & I. Schlupp, 2025. Converging or diverging? Shape coevolution between a sperm-dependent asexual and its sexual hosts. Proceedings of the Royal Society B 292: 20250432. Doi: 10.1098/rspb.2025.0432
Riesch, R., M. Plath, A.M. Makowicz & I. Schlupp. 2012. Behavioural and life-history regulation in a unisexual/bisexual mating system: does male mate choice affect female reproductive life histories? Biological Journal of the Linnean Society 106: 598-606. Doi: 10.1111/j.1095-8312.2012.01886.x
Riesch, R., I. Schlupp & M. Plath, 2008. Female sperm limitation in natural populations of a sexual/asexual mating complex (Poecilia latipinna, Poecilia formosa). Biology Letters 4: 266-269. Doi: 10.1098/rsbl.2008.0019