Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Categorie: parasitisme (Pagina 1 van 4)

Zelfmoord op commando

26 oktober 2023 /

Paardenhaarworm manipuleert bidsprinkhaan met diens eigen genen

Bidsprinkhaan Tenodera angustipennis is gastheer van paardenhaarwormen

Paardenhaarwormen, die als larve parasitair leven in verschillende insecten, drijven hun gastheer tot zelfmoord. Tappei Mishina en collega’s vroegen zich af hoe ze aan de middelen komen om dat voor elkaar te krijgen.

Een sterk en gruwelijk voorbeeld van parasieten die hun gastheer manipuleren vormen paardenhaarwormen. Als larven leven ze in onder meer krekels, sprinkhanen en bidsprinkhanen, maar als volwassen wormen leven ze vrij in water. Om daar te geraken, brengen ze hun ongelukkige gastheer tot een zelfdestructieve daad: hij springt in het water. Paardenhaarwormen kunnen het gedrag van hun gastheer zo ingrijpend ontregelen dankzij genen die ze van hem hebben opgepikt, tonen Tappei Mishina en collega’s aan.

In het water paren volwassen paardenhaarwormen (Nematomorpha) in een kluwen van mannetjes en vrouwtjes; ze worden daarom ook wel gordiaanse wormen genoemd. De vrouwtjes leggen vervolgens eitjes waaruit microscopisch kleine larven komen. Om zich verder te kunnen ontwikkelen moeten die naar gastheer-insecten die op het droge leven. De gastheren kunnen de larfjes direct met hun voedsel binnenkrijgen of via een ‘transporteur’ zoals een eendagsvlieg. Dit insect komt als larve in het water met paardenhaarworm-larven in aanraking, vliegt als volwassen eendagsvlieg uit en kan dan worden gepakt door een gastheer-insect, dat zo met een parasitaire paardenhaarworm-larve geïnfecteerd raakt.

Horror

En dan begint een horrorverhaal. De paardenhaarworm-larve groeit uit tot een uiterst dunne worm die een aantal keer de lengte van de gastheer kan bereiken. Tegen de tijd dat de parasiet rijp is, dwingt hij zijn gastheer tot onnatuurlijk gedrag, waarmee die niet meer baas is over zichzelf. Hij begint te dwalen totdat hij op water stuit. Dan gaat hij erin, vaak met de dood tot gevolg. Als hij het overleeft, is hij onvruchtbaar.

Chordodes paardenhaarworm is langer dan zijn gastheer

Maar de worm is in zijn element. Hij kronkelt uit het insectenlijf en gaat op zoek naar soortgenoten. Als de gastheer in het water wordt aangevallen door een roofzuchtig waterbeestje voordat de worm eruit is, dan komt die versneld naar buiten. En mocht de gastheer door een vis of kikker worden ingeslikt, dan weet de worm ook nog uit die vis of kikker te ontsnappen.

Hoe kunnen paardenhaarwormen het gedrag van hun gastheren, waar ze evolutionair gezien ver van af staan, zo ingrijpend manipuleren, vroeg Mishina zich af.

Zijn onderzoek aan de bidsprinkhaan Tenodera angustipennis en de paardenhaarworm Chordodes fukuii laat zien dat de worm zich de biochemie van zijn gastheer letterlijk heeft eigengemaakt.

Expressiepatroon

De onderzoekers gingen allereerst na welke genen in de paardenhaarworm en in het brein van de bidsprinkhaan geactiveerd of juist uitgeschakeld zijn, en hoe dat patroon verandert tijdens de manipulatie. Ze constateerden dat alleen bij de worm het expressiepatroon verandert: tijdens manipulatie worden vele genen afgelezen om tot eiwit te worden vertaald die eerst inactief waren, terwijl andere genen juist worden uitgezet. De worm produceert eiwitten om het brein van de bidsprinkhaan te beïnvloeden, is de conclusie.

Vervolgens vergeleken ze genen van Chordodes-soorten met gegevens van bekende genen en eiwitten die zijn opgeslagen in databanken. Dat leverde een verrassend resultaat op: ruim 1400 genen van de parasieten komen sterk overeen met genen van bidsprinkhanen. Het zijn vooral deze genen die tijdens manipulatie van expressie veranderen; de meeste worden sterker geactiveerd, andere onderdrukt. Andere paardenhaarwormen dan Chordodes-soorten, die andere gastheren hebben, bezitten deze bidsprinkhaan-genen niet.

Overdracht van genen

Het lijkt erop dat Chordodes in de loop van zijn evolutionaire geschiedenis genen van zijn gastheren, bidsprinkhanen, heeft opgepikt, en niet zo’n beetje ook. Dat gebeurde niet een keer, maar vele malen. Het is niet gek dat de eiwitten waar deze genen voor coderen iets teweegbrengen in bidsprinkhanen.

Genoverdracht van dier op dier: dat is een bijzonder en, voor zover we weten, heel zeldzaam verschijnsel. Wie weet speelt het in andere gevallen van gastheermanipulatie ook een rol, opperen de onderzoekers.

Willy van Strien

Foto’s: ©Takuya Sato
Groot: bidsprinkhaan Tenodera angustipennis
Klein: bidsprinkhaan Tenodera angustipennis en Chordodes-paardenhaarworm

Een griezelfilmpje over paardenhaarwormen op YouTube

Bronnen:
Mishina, T., M-C. Chiu, Y. Hashiguchi, S. Oishi, A. Sasaki, R. Okada, H. Uchiyama, T. Sasaki, M. Sakura, H. Takeshima & T. Sato, 2023. Massive horizontal gene transfer and the evolution of nematomorph-driven behavioral manipulation of mantids. Current Biology, 19 oktober online. Doi: 10.1016/j.cub.2023.09.052
Sánchez, M.I., F. Ponton, D. Missé, D.P. Hughes & F. Thomas, 2008. Hairworm response to notonectid attacks. Animal Behaviour 75: 823-826. Doi: 10.1016/j.anbehav.2007.07.002
Ponton, F., C. Lebarbenchon, T. Lefèvre, D.G. Biron, D. Duneau, D.P. Hughes & F. Thomas, 2006. Parasite survives predation on its host. Nature 440: 756. Doi: 10.1038/440776a
Biron, D.G., L. Marché, F. Ponton, H.D. Loxdale, N. Galéotti, L. Renault, C. Joly & F. Thomas, 2005. Behavioural manipulation in a grasshopper harbouring hairworm: a proteomics approach. Proceedings of the Royal Society B 272: 2117-2126. Doi: 10.1098/rspb.2005.3213

Alleen als het fris is

2 oktober 2023 /

Kleine leverbot verandert mier in zombie, maar niet overdag

op last van de kleine leverbot klimt de kale bosmier de vegetatie in

Larven van de kleine leverbot, een parasiet, moeten overstappen van mier naar hert. Ze sturen het gedrag van geïnfecteerde mieren om de kans op die overstap te maximaliseren, melden Simone Nordstrand Gasque en Brian Fredensborg.

Een mier die is geparasiteerd door larven van de kleine leverbot is zichzelf niet. Op gezag van de parasiet klimt hij omhoog in het gras en blijft daar onbeweeglijk zitten. Zo komt de parasiet makkelijker terecht in de gastheer waarin hij volwassen wordt, een grazer. De manipulatie is complex, laten Simone Nordstrand Gasque en Brian Fredensborg zien: alleen als het fris is zit een geïnfecteerde mier boven; als het warm is, komt hij terug en gedraagt hij zich normaal.

De kleine leverbot (Dicrocoelium dendriticum, een platworm) heeft een ingewikkelde levenscyclus met drie larvenstadia in drie verschillende gastheren; buiten een gastheer kan hij niet leven. Hij ontwikkelt zich achtereenvolgens in een landslak, een mier en een grazend zoogdier, zoals hert, schaap of koe. Hij moet dus een aantal keer overstappen.

Galwegen

Kleine leverbot leeft in lever van grazers als hij volwassen is

Volwassen leverbotten leven in galwegen in de lever van grazers. Ze paren en maken eitjes aan die met de ontlasting naar buiten komen. De eitjes worden opgepikt door een landslak die van de uitwerpselen eet. Uit de eitjes komen in het slakkenlijf de zogenoemde miracidium-larven. Zij vermenigvuldigen zich aseksueel en er verschijnen duizenden larven van een volgend stadium, de cercaria-larven. Zij kruipen naar de long van de slak, waar ze worden verpakt in slijmballen.

De slak hoest de slijmballen op, en dan is de volgende gastheer aan de beurt. Ook die komt uit zichzelf: de slijmballen zijn smakelijke hapjes voor mieren, die ze meenemen naar hun nest. Volwassen mieren en larven eten ervan en raken besmet. In mieren ontwikkelen de cercaria-larven zich tot een volgend stadium, de metacercaria-larven.

Opoffering

En dan staat de lastigste overstap op het programma, die nodig is om de cyclus te voltooien: van mier terug naar grazer. Dat gaat niet zomaar. Mieren zitten in hun nest of lopen rond, vooral over de bodem. Daar neemt een grazer geen hap van. Hier zou de cyclus spaak kunnen lopen, maar nu grijpt de parasiet in.

De larven – het kunnen er honderden zijn – kapselen zich veilig in in het achterlijf van de mier. Maar één van hen verhuist naar een zenuwknoop in de kop van de mier. Hoe hij het precies doet is onduidelijk, maar deze larve krijgt controle over het gedrag van de mier. Die klimt als een zombie zonder reden omhoog in een grasspriet en bijt zich vast; de kaken gaan op slot. En zo kan een grazend dier de mier met de larven aan boord samen met het gras binnenkrijgen.

De larve die de overstap mogelijk maakte, sterft in de maag van de grazer. Hij heeft zich opgeofferd voor de andere. Die komen op een veilige plek uit hun kapsel, ontwikkelen zich tot volwassen wormen en nestelen zich in de galwegen van de grazer: de cirkel is rond.

Het is al bijzonder dat een parasiet het gedrag van zijn gastheer zo ingrijpend verandert. Maar de kleine leverbot gaat nog verder dan dat: hij zorgt ervoor dat de verandering alleen tot uiting komt als dat zin heeft.

Uitgekiend

Gasque en Fredensborg deden onderzoek naar het gedrag van de kale bosmier (Formica polyctena) na infectie met de kleine leverbot in bossen in Denemarken, waar reeën leven. Ze laten zien dat een besmette mier zich alleen boven in de vegetatie vastbijt en blijft zitten als het fris is, dus ’s morgens vroeg en ’s avonds. Overdag laat hij los, gaat naar beneden en doet weer net als de andere mieren.

Het is de temperatuur die bepaalt of een geïnfecteerde mier zichzelf is of een zombie wordt, zo blijkt. Het tijdstip van de dag, de luchtvochtigheid en de hoeveelheid zonlicht doen er niet toe. Hoe warmer het is, hoe minder besmette mieren hoog in de vegetatie zitten. Alleen aan het eind van het seizoen, als het overdag fris blijft, blijven veel geïnfecteerde mieren de hele dag zitten.

Vanuit het oogpunt van de parasiet is dat gunstig. Want op warme dagen zou een vastgeklemde mier oververhit kunnen raken en doodgaan, en dan overleven ook de parasitaire larven niet. Aangezien herten vooral in de schemering grazen, heeft het geen zin om dat risico te nemen. Het is beter om de mier dan zijn mierengang te laten gaan, en hem pas ’s avonds weer omhoog te sturen.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: geïnfecteerde kale bosmier, Formica polyctena. ©Simone Nordstrand Gasque
Klein: kleine leverbot (Dicrocoelium dendriticum), volwassen vorm. D. Drew (Wikimedia Commons, Public Domain)

Bron:
Gasque, S.N. & B.L. Fredensborg, 2023. Expression of trematode-induced zombie-ant behavior is strongly associated with temperature. Behavioral Ecology, 24 augustus online. Doi: 10.1093/beheco/arad064

Handtekening op ei

21 augustus 2023 /

Afrikaanse koekoek maakt weinig kans bij treurdrongo

Afrikaanse koekoek heeft geen succes bij treurdrongo

Vrouwen van de Afrikaanse koekoek leggen hun eieren in nesten van de treurdrongo. Ze bootsen de eieren van drongo’s prima na – en toch ontmaskeren drongo’s meer dan 90 procent van de koekoekseieren, laten Jess Lund en collega’s zien.

Ten zuiden van de Sahara leeft de Afrikaanse koekoek, Cuculus gularis, die, net als de gewone Europese koekoek, eieren legt in nesten van andere vogelsoorten (een ei per nest) met de bedoeling dat pleegouders hun jongen grootbrengen. De broedparasiet richt zich op maar enkele vogelsoorten, waarvan de treurdrongo, Dicrurus adsimilis, een van de belangrijkste is.

Maar bij deze belangrijke gastheersoort heeft de koekoek nauwelijks succes, berekenen Jess Lund en collega’s. De beoogde pleegmoeder doorziet het bedrog meestal doordat ze op haar eigen eieren een ‘handtekening’ heeft gezet ter verificatie.

Het is het gevolg van de lange evolutionaire geschiedenis die Afrikaanse koekoek en treurdrongo delen. Tussen beide vogelsoorten bestaat een groot conflict, want de broedparasiet kan niet zonder de diensten van de pleegouder, en voor de pleegouder is de belasting enorm.

Wapenwedloop

Het begint er al mee dat de Afrikaanse koekoek een drongo-ei vernietigt als ze een ei komt leggen in het nest van een treurdrongo-paar. Het koekoeksjong maakt de klus af. Het komt als eerste uit en wipt de drongo-eieren uit het nest; mocht er daar al een van zijn uitgekomen, dan wordt dat jong er ook uit gekieperd. De pleegouders verliezen dus hun hele legsel. Vervolgens zijn ze weken zoet met de veeleisende zorg voor het pleegjong.

Dit conflict met grote belangen deed een wapenwedloop ontstaan. De drongo leerde om de eieren van de koekoek te herkennen en uit hun nest te gooien. Als reactie daarop ontwikkelde de koekoek eieren die steeds beter op drongo-eieren gingen lijken. Momenteel is de mimicry vrijwel perfect: in de ogen van drongo’s zien koekoekseieren er precies zo uit als drongo-eieren.

Individuele handtekening

De eieren van de treurdrongo zijn zeer variabel. De achtergrondkleur varieert van wit tot roodbruin, en de eieren kunnen effen, gestippeld of gevlekt zijn. Dezelfde variatie hebben eieren van de Afrikaanse koekoek. Op populatieniveau is de nabootsing uitstekend en het lijkt alsof de Afrikaanse koekoek voor ligt in de wapenwedloop.

Maar in werkelijkheid staat de treurdrongo er veel beter voor.

Dat komt doordat een drongo-vrouw eieren produceert die er allemaal precies hetzelfde uitzien. Elke vrouw heeft haar eigen karakteristieke kleur en patroon. Zo zet ze als het ware een onderscheidende handtekening op elk ei ter verificatie: deze heb ik gelegd. Een koekoeksvrouw legt weliswaar een ei met een uiterlijk dat valt binnen de drongo-variatie, maar ze legt haar eieren in willekeurige drongo-nesten. De kans dat ze een ei legt bij een drongo-vrouw die precies hetzelfde ei maakt, is klein. Het koekoeksei wijkt meestal af.

Beschermd

Met experimenten en modellen voorspellen de onderzoekers hoe groot de kans is dat een treurdrongo een ei van de Afrikaanse koekoek in het nest herkent en verwerpt. En dat is meer dan 90 procent! Zonder individuele handtekeningen zou die kans veel kleiner zijn. Dus de strategie van drongo’s – grote variatie tussen legsels, grote eenvormigheid binnen legsels – is een uitstekend antwoord op de vrijwel perfecte nabootsing door koekoeken. De treurdrongo heeft zich effectief beschermd tegen de broedparasiet.

En zo is de Afrikaanse koekoek weinig succesvol bij deze gastheer. Slechts een enkele keer wordt een koekoeksei geaccepteerd. Als je ook nog bedenkt dat ongeveer een op de vijf drongo-nesten tijdens de broedtijd verloren gaat, komt het voortplantingssucces van de broedparasiet uiterst laag uit. Maar dat lage succes is kennelijk genoeg om zich als soort te kunnen handhaven.

De treurdrongo is zelf ook een parasiet, maar van een ander type: hij steelt prooien die andere vogels bemachtigd hebben.

Willy van Strien

Foto: Afrikaanse koekoek. Alastair Rae (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Zie ook: gelegenheidsdieven

Bronnen:
Lund, J., T. Dixit, M.C. Attwood, S. Hamama, C. Moya, M. Stevens, G.A. Jamie & C.N. Spottiswoode, 2023. When perfection isn’t enough: host egg signatures are an effective defence against high-fidelity African cuckoo mimicry. Proceedings of the Royal Society B, 26 juli online. Doi: 10.1098/rspb.2023.1125
Stoddard, M.C., R.M. Kilner & C. Town, 2014. Pattern recognition algorithm reveals how birds evolve individual egg pattern signatures. Nature Communications 5: 4117. Doi: 10.1038/ncomms5117

Elfenlampionnetje teruggevonden

15 maart 2023 /

Het oneerlijke plantje Thismia kobensis bestaat nog

Het herontdekte elfenlampionnetje van Kobe, Thismia kobensis, is mycoheterotroof

Het was ontdekt in 1992, gold als uitgestorven omdat de vindplaats in 1999 werd vernietigd, maar is nu elders weer teruggevonden: het elfenlampionnetje van Kobe. Kenji Suetsugu en collega’s beschrijven het mooie maar oneerlijke plantje.

Je herkent ze nauwelijks als planten, de kleine, wonderschone ‘elfenlampionnetjes’ die op de bosbodem staan, vaak verscholen onder afgevallen boombladeren. Elfenlampionnetjes, Thismia-soorten, zijn dan ook merkwaardige planten. Wat je ziet, zijn de bloemetjes, nog geen centimeter groot. De planten hebben geen groene bladeren, hooguit wat schubjes op de ultrakorte steel. De rest van de planten leeft ondergronds.

Er zijn ongeveer 90 soorten, en een daarvan is Thismia kobensis, het elfenlampionnetje van Kobe. Klein en onopvallend als het is, was het pas in 1992 ontdekt in een eikenbos bij de Japanse stad Kobe, en de vondst was maar zuinig: er groeide niet meer dan één exemplaar. De vindplaats ging in 1999 op de schop toen er een industrieel complex verrees, en de nog maar net ontdekte soort stierf uit. Dacht men. Maar sprookjes bestaan: in 2021 zagen biologen het plantje onverwacht terug op een naaldboomplantage in de stad Sanda, 30 kilometer van de oorspronkelijke vindplaats verwijderd. En dit keer was de vondst royaler: bijna 20 exemplaren. Kenji Suetsugu en collega’s geven nu een wetenschappelijke beschrijving van de soort.

De lieflijkheid van zijn bloemetje ten spijt: het elfenlampionnetje van Kobe behoort tot een groep van valsspelende planten.

Energiebehoefte

Dat valsspelen hangt samen met het gebrek aan bladeren.

De groene bladeren van gewone planten bevatten veel bladgroenkorrels. In deze celorgaantjes vindt fotosynthese plaats: planten halen koolstofdioxide uit de atmosfeer en met behulp van zonlicht leggen ze de koolstof daarvan vast in koolhydraten als suikers en zetmeel. Aan deze koolhydraten ontlenen ze energie. Planten zonder groene bladeren kunnen geen koolhydraten maken, maar hebben wel energie nodig.

Veel van deze planten lossen dat op door met hun wortels suikers te onttrekken aan schimmels in de bodem. De wetenschappelijke term daarvoor is mycoheterotrofie.

Elfenlampionnetje is suikerdief

De meeste mycoheterotrofe planten richten zich op schimmels die in een samenwerkingsverband leven met groene planten. De schimmels krijgen suikers van deze planten. In ruil daarvoor helpen de schimmels de planten om water en voedingsstoffen als stikstof en fosfor uit de bodem op te nemen. Deze samenwerking, mycorrhiza genoemd, is voor beide partijen gunstig en zij spelen het spel eerlijk.

Maar als mycoheterotrofe planten als Thismia contact maken met mycorrhiza-schimmels, werken ze niet zo samen. Ze ontvangen wel water en voedingsstoffen, maar ze leveren geen suikers terug. Dat kunnen ze niet. In plaats daarvan nemen ze, naast water en voedingsstoffen, ook suikers uit de schimmel op. Oftewel: ze spelen vals, ze stelen. De schimmel had die suikers van groene planten gekregen, en mycoheterotrofe planten parasiteren dus indirect, via mycorrhiza-schimmels, op groene planten.

Moeilijk alternatief

Er bestaan zo’n 500 soorten mycoheterotrofe planten. Ze leven op voedselarme bodems in bossen, waar maar weinig zonlicht de bodem bereikt en de mogelijkheid voor fotosynthese, dus suikerproductie, beperkt is. Suikerdiefstal is het alternatief dat deze planten ontwikkeld hebben.

Sarcodes sanguinea is mycoheterotroofMaar zo gemakzuchtig als dat lijkt, is het niet. Het is moeilijk voor een mycoheterotrofe plant om een relatie met een mycorrhiza-schimmel aan te gaan. Waar een groene plant met veel soorten mycorrhiza-schimmels tegelijk samenwerkt, kan een mycoheterotrofe plant contact leggen met slechts één of enkele schimmelsoorten. Dat is waarschijnlijk doordat de meeste schimmels de valsspelers door hebben en de relatie afhouden. Daarom zijn mycoheterotrofe planten altijd zeldzaam en nooit wijd verspreid.

Vaak slagen mycoheterotrofe soorten er wel in om zich te binden aan een schimmel die veel verschillende groene partners heeft. Met zoveel leveranciers is de suikervoorziening altijd gegarandeerd.

Stofzaad

De overgrote meerderheid van de landplanten leeft in een samenwerkingsverband met mycorrhiza-schimmels. De mycoheterotrofe levenswijze – die deze samenwerking misbruikt – is tientallen keren ontstaan. Voor de elfenlampionnetjes is dat al vele miljoenen jaren geleden. Vandaar dat zij nog maar weinig van gewone planten weg hebben. Andere mycoheterotrofe planten ontstonden veel recenter en zien er normaler uit.

vogelnestje is een mycoheterotrofe orchideeSommige planten zijn alleen kort na ontkieming mycoheterotroof; dat geldt voor alle orchideeën. De zaden zijn zo fijn als stof en bevatten geen voedsel. Na ontkieming halen deze planten hun suikers uit schimmels totdat ze bladeren hebben en zelf suikers kunnen maken. Dat zou een eerste stap kunnen zijn op weg naar volledig mycoheterotrofe levenswijze. Er zijn ook orchideesoorten die hun hele leven mycoheterotroof blijven, en een ervan komt sporadisch in Nederland voor: het vogelnestje, Neottia nidus-avis.

Bremraapsoorten (Orobanche) zien er hetzelfde uit als sommige mycoheterotrofe planten, maar zijn anders: zij parasiteren direct op andere planten via wortelcontact.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot:
Elfenlampionnetje van Kobe, Thismia kobensis ©Kenji Suetsugu
Klein:
Sneeuwplant, Sarcodes sanguinea, een mycoheterotrofe plant van de heidefamilie uit Noordwest-Amerika. David῀O (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)
Vogelnestje, Neottia nidus-avis, een mycoheterotrofe orchidee. BerndH (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

Bronnen:
Suetsugu, K., K. Yamana & H. Okada, 2023. Rediscovery of the presumably extinct fairy lantern Thismia kobensis (Thismiaceae) in Hyogo Prefecture, Japan, with discussions on its taxonomy, evolutionary history, and conservation. Phytotaxa 585: 102-112. Doi: 10.11646/phytotaxa.585.2.2
Gomes, S.I.F., M.A. Fortuna, J. Bascompte & V.S.F.T. Merckx, 2022. Mycoheterotrophic plants preferentially target arbuscular mycorrhizal fungi that are highly connected to autotrophic plants. New Phytologist 235: 2034-2045. Doi: 10.1111/nph.18310
Jacquemyn, H. & V.S.F.T. Merckx, 2019. Mycorrhizal symbioses and the evolution of trophic modes in plants. Journal of Ecology 107: 1567-1581. Doi: 10.1111/1365-2745.13165
Gomes, S.I.F., J. Aguirre-Gutiérrez, M.I. Bidartondo & V.S.F.T. Merckx, 2017. Arbuscular mycorrhizal interactions of mycoheterotrophic Thismia are more specialized than in autotrophic plants. New Phytologist 213: 1418-1427. Doi: 10.1111/nph.14249

Koekoekseend zoekt verdediging

10 oktober 2022 /

Pleeggezin beschermt eendeneieren tegen roofvogels

Koekoekseend legt eieren in nest van agressieve pleegouders

Naar jonge koekoekseendjes hoeven ouders niet om te kijken, want die zijn geheel zelfstandig. Waarom zadelt de eend dan andere vogels met zijn eieren op? Dat vroegen Bruce Lyon en collega’s zich af.

In Zuid-Amerika leeft een eend die, net als een koekoek, zijn eieren legt in nesten van een andere vogelsoort. De gastouders nemen ongewild de zorg op zich. De eend, Heteronetta atricapilla, heet dan ook in het Nederlands koekoekseend; het is een zogenoemde broedparasiet.

Bruce Lyon en collega’s vroegen zich af waarom de koekoekseend zijn eieren eigenlijk onderbrengt bij anderen. Want veel zorg vereisen die niet, afgezien van het uitbroeden. De jongen zijn meteen zelfstandig. Dat is een groot verschil met alle andere broedparasieten, zoals de koekoek. Zij hebben jongen die wekenlang gevoerd en beschermd moeten worden, en voor hen heeft het grote voordelen om de zorg uit te besteden. Maar wat schiet de koekoekseend ermee op?

Makkelijke prooi

Het afstoten van ouderlijke taken heeft misschien te maken met het gevaar van predatie, veronderstelde Lyon. Als de koekoekseend zelf een nest zou maken, zou dat op of aan het water liggen. Daar zijn eieren een makkelijke prooi voor roofvogels, vooral de chimango, zo bleek uit proeven waarin de onderzoekers kippeneieren in een zelfgemaakt, onbewaakt nest legden. Binnen een paar dagen waren alle eieren verdwenen.

Tenzij ze het nest in een kolonie bruinkopmeeuwen geplaatst hadden: dan werd er haast geen enkel ei uit geroofd.

Deze meeuw is een van de gastheren in wiens nesten de koekoekseend zijn eieren dumpt. In Argentinië, waar het onderzoek is uitgevoerd, zijn er nog twee belangrijke gastheren, de watervogels roodschildkoet en roodbandkoet. Net als de bruinkopmeeuw zijn het agressieve vogels die hun nest goed kunnen verdedigen. Is dat de reden dat de koekoekseend hen uitkiest om zijn nageslacht bij onder te brengen?

Veilig

Daar lijkt het wel op. De eendeneieren zijn inderdaad redelijk veilig bij hun felle pleegouders, merkten de onderzoekers. Het kan weliswaar gebeuren dat pleegouders een vreemd ei herkennen en uit het nest kieperen. Maar als ze het ei onder hun hoede nemen, blijft het vrijwel altijd ongemoeid en komt het uit. Die zeer hoge overlevingskans bij acceptatie weegt ruimschoots op tegen het risico van verwerping.

De onderzoekers weten niet hoe groot het voordeel voor de koekoekseend precies is. Ze konden namelijk niet bepalen hoeveel eieren zouden overleven in een nest dat de hij zelf bouwt en verdedigt, simpelweg omdat hij dat nooit doet. Maar verwante soorten eenden die wel hun eigen eieren uitbroeden en bewaken, verliezen er behoorlijk wat aan roofvogels.

Willy van Strien

Foto: een paartje koekoekseenden. Cláudio Dias Timm (Wikimedia Commons, Creative Commons BY-SA 2.0).

Bron:
Lyon, B.E., A. Carminati, G. Goggin & J.M. Eadie, 2022. Did extreme nest predation favor the evolution of obligate brood parasitism in a duck? Ecology and Evolution 12: e9251. Doi: 10.1002/ece3.9251

Groeiend succes voor broedparasiet

12 april 2022 /

Koekoeksmeerval verbetert zijn timing

Koekoeksmeerval, Synodontis multipunctatus, moet oefnenen om goed te kunnen parasiteren

Het is niet makkelijk voor een koekoeksmeerval om eitjes te slijten aan beoogde gastouders, want die zijn op hun hoede. Maar al doende leert hij het kunstje, laten Holger Zimmermann en collega’s zien.

Koekoeksmeervallen dumpen hun eitjes bij gastouders die ze tegen wil en dank verzorgen: het zijn broedparasieten. Dat lijkt lekker makkelijk en in zekere zin is het dat ook, want zonder dat de ouders ernaar om hoeven kijken kunnen hun eitjes zich veilig ontwikkelen. Maar ze moeten die wel bij gastouders zien onder te brengen, en dat is dan weer niet zo makkelijk. In feite doen koekoeksmeervallen meer moeite voor hun nageslacht dan de meeste vissen, die simpelweg eitjes leggen en achterlaten.

Ze moeten de kunst van het parasiteren oefenen, schrijven Holger Zimmermann en collega’s. De koekoeksmeerval (Synodontis multipunctatus) is, voor zover bekend, de enige vissoort die, net als een koekoek, anderen laat opdraaien voor het grootbrengen van zijn kroost. De vis leeft in het Tanganyika-meer in Afrika.

Misbruik

Hij misbruikt soorten cichliden die de meest verregaande vorm van ouderzorg hebben, de zogenoemde muilbroeders. Bij deze soorten bewaren moeders de bevruchte eitjes in de bek totdat ze, na een paar weken, zijn uitgekomen.

Als een muilbroedend cichlide-paar aan het paaien is, cirkelen de partners om elkaar en stoten ze eitjes en zaadcellen uit; tussendoor verdedigen ze de plaats waar ze paaien tegen indringers.

Tijdens die paai kan een groepje koekoeksmeervallen toeschieten. Zij eten wat cichlide-eitjes voordat de moeder ze heeft kunnen opnemen, laten zelf een aantal eitjes vallen en bevruchten die. De cichlide-moeder raakt in paniek en verzamelt haar eitjes zo snel als ze kan; in de haast pakt ze ook koekoeksmeerval-eitjes op die ertussen liggen.

De meervallen moeten precies op het juiste moment toeslaan, als het cichlide-vrouwtje druk is met eitjes leggen; dat is een kwestie van seconden. Al doende leren ze om de timing van eitjes leggen en bevruchten te verbeteren, laat Zimmermann zien aan de hand van proeven in aquaria. Hij stelde cichliden (4 mannen en 12 vrouwen) bloot aan drie paar koekoeksmeervallen.

Aangescherpte timing

De onderzoekers zochten gastouders die zich niet tegen de onderwater-koekoek verweren. Met weerbare gastouders zou het eventuele leren van de parasiet immers niet uit de verf komen. Ze kozen de muilbroeder Astatotilapia burtoni, die in het Tanganyika-meer leeft en die dus bekend is bij de koekoeksmeerval. Maar van deze cichlide-soort namen ze een populatie uit een naburige rivier, waar de koekoeksmeerval niet voorkomt. De gekozen gastouders hebben geen aangeboren afweer tegen de broedparasiet en leren ook niet om zich tegen hem te verdedigen, maar ze gedragen zich wel agressief tegen vissen die de paai verstoren en uit zijn op de vers gelegde eitjes.

Onervaren koekoeksmeervallen lukte het bijna nooit om hun eitjes op te dringen aan deze gastouders. Slechts 3 procent van hun pogingen slaagde. Maar na enige tijd – in de experimenten na vier maanden, ongeveer 30 pogingen – ging het veel beter: ruim 25 procent van de gevallen was nu succesvol. Dat percentage steeg niet verder meer. Ervaren meervallen wisten in de gauwigheid ook meer eitjes van de gastouders te ratsen.

De verbetering was mogelijk doordat de parasieten leren om hun eitjes op precies het juiste moment te leggen, bleek uit gedragsobservaties. Bovendien gaan groepjes meervallen hun overval steeds beter coördineren.

Gastouder is verliezer

De meeste pogingen mislukken ook bij ervaren koekoeksmeervallen doordat de waakzame cichliden hun vijand te slim af zijn. Maar dat is niet erg, omdat de winst voor de parasiet groot is als de actie wel slaagt. Dan draagt een gastmoeder gemiddeld vijf parasieteneitjes. De meervallen komen sneller uit dan de cichliden, en de jonge meervallen eten cichlide-embryo’s op.

De gastmoeder is de verliezer. Niet alleen wordt ze misbruikt, maar ook krijgt ze minder eigen jongen.

Willy van Strien

Foto: Koekoeksmeerval. Calwhiz. (Via Flickr, CC BY-NC-ND 2.0)

Cichliden uit het Tanganyika-meer hebben met de onderwater-koekoek leren leven

Bron:
Zimmermann, H., R. Blažek, M. Polačik & M. Reichard, 2022. Individual experience as a key to success for the cuckoo catfish brood parasitism. Nature Communications 13: 1723. Doi: 10.1038/s41467-022-29417-y

Uit de losse kop

17 maart 2021 /

Elysia-zeenaaktslak kan zijn hele lijf vernieuwen

geparasiteerde Elysia-zeenaaktslak maakt nieuw lijf

De zeenaaktslakken Elysia marginata en Elysia atroviridis kunnen zichzelf onthoofden en een nieuw lichaam laten groeien vanuit de losse kop, laten Sayaka Mitoh en Yoichi Yusa zien. Een bizar fenomeen. Waarom doen ze het en hoe overleven ze het?

Stomverbaasd moeten Sayaka Mitoh en Yoichi Yusa zijn geweest toen ze zagen hoe zeenaaktslakken die ze hielden in hun lab, van de soort Elysia marginata, hun kop afsnoerden. De losse koppen scharrelden vervolgens rond, schrijven ze. Na een dag waren de wonden dicht. In sommige gevallen, met name bij jonge zeenaaktslakken, werd het nog gekker: de losse kop ging eten; na een week begon er een nieuw lijf aan te groeien en met drie weken was dat compleet.

De losse lichamen bleven ook nog een tijd bewegen, soms zelfs maanden, maar uiteindelijk vielen ze uit elkaar. Op geen enkel los lichaam verscheen een nieuwe kop.

Parasiet

Er zijn meer dieren die een verdwenen lichaamsdeel weer kunnen laten aangroeien, zoals een hagedis die zijn staart afwierp of een wenkkrab die een schaar verloor. Maar dit – vrijwel een heel lichaam vernieuwen – is wel heel extreem. Deze zeenaaktslakken hebben zelfs een groef achter de kop als breukvlak voor een eventuele zelfonthoofding. Waarom doen ze het?

In ieder geval niet om aan een roofvijand te ontsnappen, zoals een hagedis zijn staart afwerpt als een vijand die te pakken heeft. Want de zeenaaktslakken doen er uren over om lichaam en kop te scheiden; dat helpt niet om aan predatie te ontkomen. Als de onderzoekers een aanval nabootsten door hen wat te pesten, gebeurde er niets. De dieren hebben een andere verdediging tegen roofvijanden: ze zijn giftig.

Waarom ze dan wel aan zelfonthoofding doen, bleek uit waarnemingen aan in het wild gevangen exemplaren van een verwante soort, Elysia atroviridis. Eenmaal in het lab stootte een deel van hen het lichaam af. En al deze exemplaren bleken een parasiet bij zich te hebben, een eenoogkreeftje van het geslacht Arthurius. Dat is een forse parasiet die vrijwel het hele lijf van zijn gastheer inneemt. Een geparasiteerde zeenaaktslak is in feite zijn lijf al kwijt. Als hij het afwerpt, verliest hij weinig meer, maar raakt hij wel van de parasiet af.

Bladgroen

Maar hoe overleeft hij het, zonder organen als hart en nieren? Dat heeft te maken met een bijzondere eigenschap van Elysia-zeenaaktslakken, denken de onderzoekers. Ze nemen bladgroenkorrels op uit algen die ze eten en huisvesten die in speciale cellen langs hun zeer vertakte darmstelsel. Ook de kop bevat bladgroenkorrels. Dankzij de bladgroenkorrels, waar ze niet buiten kunnen, zijn deze zeenaaktslakken in staat om een periode zonder voedsel overbruggen, zo was bekend.

Hoe ze de bladgroenkorrels precies benutten, is een raadsel. De korrels blijven fotosynthese uitvoeren zoals ze in planten doen: ze zetten met behulp van zonlicht koolstofdioxide om in koolhydraten. Of de zeenaaktslakken daardoor, net als planten, van zonlicht kunnen leven, is een punt van discussie.

Hoe dan ook, het kan goed zijn dat een losse kop van Elysia marginata en Elysia atroviridis dankzij bladgroenkorrels overleeft.

Niet eeuwig

Geparasiteerde Elysia-zeenaaktslakken gooien dus hun waardeloos geworden lichaam weg. Maar alleen jonge individuen lukt het om vanuit de kop een nieuw lijf te produceren. De losse kop van een ouder exemplaar gaat niet eten en groeit niet uit, maar sterft binnen tien dagen. Een lichaam afwerpen en vervangen door een nieuwe is dus geen recept voor een eeuwig leven.

Willy van Strien

Foto: Elysia marginata. Budak (via Flickr, CC BY-NC-ND 2.0)

Het onderzoek uitgelegd op YouTube

Lees meer over de bladgroenkorrels in deze zeenaaktslakken

Bronnen:
Mitoh, S. & Y. Yusa, 2021. Extreme autotomy and whole-body regeneration in photosynthetic sea slugs. Current Biology 31: R233-R234. Doi: 10.1016/j.cub.2021.01.014
Wägele, H., 2015. Photosynthesis and the role of plastids (kleptoplastids) in Sacoglossa (Heterobranchia, Gastropoda): a short review. Aquatic Science & Management 3: 1-7. Doi: 10.35800/jasm.3.1.2015.12431

Op tijd in bloei

10 september 2020 /

Warkruid luistert signaal van gastheer af

warkruid weet zijn bloei af te stemmen op zijn gastheer

Warkruid, een plant die parasiteert op andere planten, bloeit vrijwel tegelijk met zijn gastheer. De parasiet pikt het signaal van de gastheer op dat de bloemvorming in gang zet, laten Guojing Shen en collega’s zien.

Soms is een plant overdekt met een wirwar van dunne, vastzittende draden. Dat is niet best voor die plant, want die draden zijn stengels van een parasitaire plant: warkruid (Cuscuta). Wereldwijd bestaan er zo’n tweehonderd soorten van. Zij hebben als regel meerdere gastheerplanten waarop ze gedijen. En of zo’n gastheer nu vroeg of laat in het seizoen tot bloei komt, warkruid doet mee en laat zijn bloemetjes tegelijkertijd verschijnen. Guojing Shen en collega’s achterhaalden hoe Australisch warkruid (Cuscuta australis) de bloeitijd van zijn verschillende gastheren weet te volgen.

Als jonge warkruidplantjes na ontkieming eenmaal een gastheerplant te pakken hebben, verliezen ze hun wortel, zodat ze geen water en voedingsstoffen meer uit de bodem kunnen opnemen. Bovendien hebben ze geen groene bladeren die met behulp van zonlicht koolstofdioxide uit de lucht opnemen en omzetten in koolhydraten, zoals andere planten. Alles wat ze nodig hebben, halen ze uit de gastheer, waar ze zich uitbundig omheen slingeren.

Maximaal uitzuigen

Om zijn gastheer uit te zuigen, vormt warkruid talloze zuigorganen (of boorwortels, wetenschappelijke naam: haustoria) die de stengels van zijn gastheer ingroeien en contact maken met zijn zeefvaten, die organische verbindingen transporteren, en houtvaten, die water transporteren. Door die haustoria onttrekt de parasiet voeding en water aan zijn slachtoffer.

Eenjarige warkruidsoorten, zoals Cuscuta australis, groeien eerst, bloeien dan en sterven na de bloei af. De parasiet haalt het maximale uit zijn gastheer als hij tegelijk met hem bloeit. Want als hij eerder in bloei komt, bereikt hij niet de omvang die hij had kunnen bereiken door langer door te groeien. Dat betekent dat hij minder bloemen en minder zaadjes maakt dan mogelijk was geweest. Maar stelt hij het te lang uit, dan komt hij tijdens de bloei voeding te kort. Want de gastheer sluist dan zoveel mogelijk voedingsstoffen naar zijn eigen bloemen en zaden en daardoor circuleren er minder in de vaten waaruit warkruid tapt.

Warkruid moet de bloei dus afstemmen op die van zijn gastheer.

Warkruid luistert af

De meeste planten bepalen hun bloeitijd aan de hand van verandering in daglengte. Als het tijd wordt, maken de bladeren het eiwit FT (flowering locus T), dat zich via de zeefvaten over de plant verspreidt. Dit eiwit schakelt de bloemvorming aan; het is, met andere woorden, een mobiel bloeisignaal.

Warkruid zou weinig hebben aan een eigen bloeisignaal, omdat het gelijk moet opgaan met zijn gastheer. Het moet dus flexibel zijn. Het is dan ook niet vreemd dat het geen functioneel FT-eiwit lijkt te hebben. Een warkruid-variant van het eiwit is er wel, maar het zet de bloei niet in gang. Hoe regelt de parasiet zijn bloei dan wel?

Door het bloeisignaal van de gastheer af te luisteren, schrijft Shen. Hij deed onderzoek aan Australisch warkruid, maar het verhaal zal voor meer soorten gelden. Voor groot warkruid (Cuscuta europaea) bijvoorbeeld, dat je in West-Europa kunt aantreffen op brandnetel en hop; of voor klein warkruid (Cuscuta epithymum), oftewel duivelsnaaigaren, dat groeit op onder meer heide, brem, gaspeldoorn en tijm.

Bekend was al dat de parasiet via haustoria niet alleen water en voedingsstoffen aan de gastheer onttrekt, maar dat er ook allerlei biologisch actieve stoffen worden uitgewisseld.

Waaronder het FT-eiwit.

Perfecte methode

Als voor de gastheer de bloeiperiode nadert en hij FT-eiwit aanmaakt, komt dat ook in het warkruid terecht. De onderzoekers laten zien dat het eiwit van de gastheer ook in de parasiet actief is en daar de bloemvorming in gang zet.

En zo komt het helemaal goed. Afluisteren is voor warkruid een perfecte manier om de bloei goed samen te laten vallen met die van zijn gastheer.

Willy van Strien

Foto: Australisch warkruid, Cuscuta australis. Harry Rose (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

Bekijk de groei van vijfhoekig warkruid (Cuscuta pentagona, uit Noord-Amerika) op video

Bronnen:
Shen, G., N. Liu, J. Zhang, Y. Xu, I.T. Baldwin & J. Wu, 2020. Cuscuta australis (dodder) parasite eavesdrops on the host plants’ FT signals to flower. Proceedings of the National Academy of Sciences, 31 augustus online. Doi: 10.1073/pnas.2009445117
Liu, N., G. Shen, Y. Xu, H. Liu, J. Zhang, S. Li, J. Li, C. Zhang, J. Qi, L. Wang & J. Wu, 2020. Extensive inter-plant protein transfer between Cuscuta parasites and their host plants. Molecular Plant 13, 573-585. Doi: 10.1016/j.molp.2019.12.002

Mannetjes die op vrouwen parasiteren

13 augustus 2020 /

Diepzeehengelvissen hebben sterk afwijkend afweersysteem

Bij sommige diepzeehengelvissen leven mannetjes parasitair op vrouwtjes

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 hengelvissen of zeeduivels 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. Ze heten niet voor niets zeeduivels. 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 wederkerig 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 levende 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

Gelijkenis is treffend

5 augustus 2020 /

Parasitaire Vidua-jongen foppen pleegouders met bijna perfecte mimicry

Het jong van een Vidua-soort bootst het jong van zijn gastouders goed na

Om niet op te vallen in het nest waarin ze clandestien opgroeien, bootsen Vidua-jongen de jongen van hun gastouders na. Dat lukt ze uitstekend, schrijven Gabriel Jamie en collega’s. Maar er zijn kleine afwijkingen.

Afrikaanse wida’s en staalvinken, Vidua-soorten, zijn broedparasieten zoals de koekoek. Ze leggen hun eieren in het nest van andere vogelsoorten, in dit geval prachtvinken, en laten de gastouders hun jongen grootbrengen. De Vidua-vinken kunnen dat niet zelf. Maar deze broedparasieten benadelen de gastgezinnen veel minder dan een koekoek, want jonge Vidua’s gooien geen andere jongen uit het nest. De gastouders verzorgen hun eigen jongen, maar hebben er ongewild een paar vreemde bij.

Die vreemde kleintjes moeten niet opvallen, anders krijgen de gefopte ouders het bedrog in de gaten. Het was al bekend dat Vidua-jongen op de jongen van hun gastouders lijken. Met speciale computersoftware laten Gabriel Jamie en collega’s nu zien hoe goed de mimicry geslaagd is.

Mooie bekkies

Dominicanerwida is een broedparasietEr zijn negentien Vidua-soorten. De mannetjes in hun broedkleed zijn mooie verschijningen; de vrouwtjes zijn onopvallend en moeilijk van elkaar te onderscheiden. Jamie nam drie soorten onder de loep: de Dominicanerwida (Vidua macroura), de breedstaartparadijswida (Vidua obtusa) en de purperstaalvink (Vidua purpurascens). Ze hebben elk één eigen gastoudersoort. Hij vergeleek de Vidua-jongen met die van hun respectievelijke gastouders en van een aantal andere soorten prachtvinken.

De jongen van prachtvinken (Estrildidae) hebben iets dat ongewoon is onder vogels: een opvallende bektekening die helemaal zichtbaar is als ze de snaveltjes opensperren. Elke soort prachtvink heeft zijn karakteristieke patroon, kleur en structuur.

De jongen van de broedparasieten hebben die karakteristieke bektekening nauwkeurig geïmiteerd, is de conclusie van het onderzoek. Uit een analyse met patroonherkenningsoftware blijkt dat het patroon hetzelfde is als dat van hun gastoudersoort. Ook de kleur komt mooi overeen. De Vidua-jongen bootsen bovendien de bedelroep en bedelhouding van hun pleegbroertjes en -zusjes goed na.

Inprenting

Eerder onderzoek, van Michael Sorenson, had laten zien dat de negentien soorten wida’s en staalvinken evolutionair veel jonger zijn dan hun gastheren. Het idee is dat hun gezamenlijke voorouder is overgestapt op een broedparasitaire levenswijze met een prachtvink als gastouder.

Daarna kon snel soortvorming optreden. Als een Vidua-vrouwtje namelijk eens haar eieren legt bij een andere gastheersoort, ontstaat een aparte, op die nieuwe gastheer gerichte groep. Want Vidua-jongen prenten zich het lied van hun pleegvader in; elke prachtvinksoort heeft zijn eigen karakteristieke lied. Als Vidua-mannetjes volwassen zijn, imiteren ze de zang van hun pleegvader en vrouwtjes worden daartoe aangetrokken. Vrouwtjes kiezen voor hun eieren bovendien een nest van de gastoudersoort waarbij ze opgroeiden. De groep wordt zo een nieuwe soort.

Vervolgens gaan de jongen steeds meer lijken op de jongen van de nieuwe gastouders door een evolutionair aanpassingsproces. Want hoe meer een jonge Vidua op de jongen van zijn gastouders lijkt, hoe groter de kans dat zij hem accepteren en verzorgen, zodat hij overleeft.

Overdrijven

En dat is dus wel gebleken: de gelijkenis tussen vreemde en eigen jongen in een geparasiteerd prachtvinkennest is inderdaad groot. Maar hij is net niet helemaal perfect. Er zijn kleine, maar consistente verschillen. Misschien kunnen de vreemde jongen hun nestgenoten (nog) niet volledig nabootsen. En ze doen het kennelijk goed genoeg: de gastouders accepteren hen.

Maar het kan zijn dat er niet voor niets afwijkingen zijn, schrijven de onderzoekers. Jongen van de Dominicanerwida, bijvoorbeeld, hebben stippen in de bek die net wat groter zijn dan bij de jongen van hun gastouder, het Sint-Helenafazantje (Estrilda astrild), en hun bedelroep is iets uitgerekt. Terwijl ze bedelen wapperen ze met een vleugeltje onder hun opengesperde bek; een eigen jong doet dat niet.

Kortom: deze Vidua-jongen overdrijven de bedelsignalen een beetje. En misschien trekken de gastouders hen daardoor wel voor. Een intrigerende gedachte.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: jong van Dominicanerwida, deel van bektekening is van buitenaf zichtbaar. ©Gabriel A. Jamie
Klein: Dominicanerwida, mannetje in broedkleed. Alan Manson (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Bronnen:
Jamie, G.A., S.M. Van Belleghem, B.G. Hogan, S. Hamama, C. Moya, J. Troscianko, M.C. Stoddard, R.M. Kilner & C.N. Spottiswoode, 2020. Multimodal mimicry of hosts in a radiation of parasitic finches. Evolution, 21 juli online. Doi: 10.1111/evo.14057
Sorenson, M.D., K.M. Sefc & R.B. Payne, 2003. Speciation by host switch in brood parasitic indigobirds. Nature 424: 928-931. Doi: 10.1038/nature01863

« Oudere berichten

© 2023 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑