Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Categorie: verdediging (Pagina 4 van 7)

Achter het behang geplakt

11 juli 2017 /

Slakkenhuis als wapen tegen parasitaire wormpjes

huisje van gewone tuinslak kapselt parasitaire wormpjes in

Parasitaire wormpjes die een slakkenhuisje inkruipen worden soms door de cellen van de binnenbekleding van dat huisje gevangen, ingekapseld en tegen de wand gezet, laat Robbie Rae zien.

Dankzij het huisje kan een huisjesslak tegen een stootje. Het huisje beschermt hem tegen beschadiging, roofvijanden, hitte en kou, droogte en regen. Maar er is meer, ontdekte Robbie Rae. Slakken gebruiken hun huisje ook om parasitaire rondwormpjes (nematoden) uit te schakelen. Deze parasieten vallen de slakken al lastig sinds die op aarde verschenen, zo’n 400 miljoen jaar geleden. Dat slakken iets hebben ontwikkeld om zich tegen hen te verweren is dus logisch, maar tot nu was geen verdedigingsmethode bekend.

Binnenbekleding

Rae stelde in het lab een aantal gewone tuinslakken (Cepaea nemoralis) gedurende een aantal weken bloot aan rondwormpjes van de soort Phasmarhabditis hermaphrodita. Dit in de bodem levende diertje van nog geen 2 millimeter lang kan veel soorten slakken infecteren en uiteindelijk doden, maar er zijn ook slakken waarop het geen vat heeft, waaronder de gewone tuinslak; zij zijn tegen hem bestand. Rae volgde de confrontatie tussen tuinslak en wormen om erachter te komen hoe de slak de parasieten uitschakelt.

rondwormpjes aan het slakkenhuis geplakt Daarbij blijkt de binnenbekleding van het huisje cruciaal te zijn. Cellen die deel uitmaken van die bekleding hechten zich aan een naar binnen gekropen wormpje, vermenigvuldigen zich en verspreiden zich over het beestje totdat het helemaal bedekt is. Het wormpje wordt met de cellaag verankerd aan de binnenkant van het huisje en gaat dood. Tuinslakken kapselen op deze manier niet alleen dit dodelijke wormpje in, maar ze gebruiken de afweerreactie ook tegen minder schadelijke rondwormpjes, bleek uit proeven.

Voorgoed vast

En buiten gebeurt dat volop. Rae verzamelde gewone en witgerande tuinslakken (Cepaea hortenis) in het veld en zag dat veel slakken verschillende soorten wormpjes ‘achter het behang geplakt’ hebben, tot soms wel 100 exemplaren per huisje.  Ook de segrijnslak (Cornu aspersum) – net als de tuinslakken een huisjesslak die in Nederland voorkomt – maakt binnengedrongen wormpjes op deze manier onschadelijk.
Tenslotte bekeek hij een groot aantal huisjesslakken uit museumcollecties en constateerde dat heel veel soorten slakken parasieten kunnen inkapselen. Gevangen wormpjes blijven voorgoed aan de wand vastgehecht; ze zijn zelfs terug te vinden in slakken die al een paar honderd jaar dood zijn. Omdat dit verdedigingsmechanisme wijd verspreid is binnen de grote en oude groep van de landslakken, moet het al zo’n 100 miljoen jaar oud zijn. Zelfs enkele naaktslakken schakelen parasitaire rondwormen op deze manier uit. Ze hebben in de loop van de evolutie hun huisje verloren, maar bij veel soorten is er een restant van over, en daarmee kunnen ze wormpjes vangen en inkapselen.

Een soort huisjesslak die zich niet tegen het rondwormpje Phasmarhabditis hermaphrodita kan verdedigen is de bolle duinslak (Cernuella virgata). Kennelijk weet het wormpje zijn afweerreactie te blokkeren. Ook veel naaktslakken zijn niet tegen de parasiet opgewassen, en het wormpje is dan ook op de markt als biologisch bestrijdingsmiddel tegen plantenetende naaktslakken.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: gewone tuinslak, Cepaea nemoralis. Kristian Peters (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)
Klein: wormpjes tegen de wand van een slakkenhuis geplakt. © Robbie Rae

Bron:
Rae, R., 2017. The gastropod shell has been co-opted to kill parasitic nematodes. Scientific Reports 7: 4745. Doi: 10.1038/s41598-017-04695-5

Het venijn in de kop

12 april 2017 /

Vis met giftige hoektanden heeft veel navolgers

Sabeltandslijmvis Petroscirtes breviceps bootst een giftige soort na

Meiacanthus-soorten zijn als enige vissen bewapend met giftige tanden. Roofvissen laten deze venijnige vissen met rust, en een aantal andere vissen bootst het uiterlijk en gedrag van Meiacanthus na om vijanden op een afstand te houden. Een groot onderzoeksteam ontrafelde de evolutie van de giftige vissen.

Een roofvis die in een Meiacanthus-vis een makkelijk hapje denkt te zien, komt bedrogen uit. Het beestje laat zich niet zomaar opeten. Hij zet een paar scherpe tanden in zijn belager die gif injecteren. Die raakt van slag en laat zijn slachtoffer ontsnappen. En hij zal deze vis voortaan niet meer aanraken.
Meiacanthus-vissen zijn de enige vissen met giftanden. Ze behoren tot de groep van de sabeltandslijmvissen (Nemophini) die allemaal een paar grote, holle hoektanden in de onderkaak hebben. Nicholas Casewell laat, samen met een grote groep andere onderzoekers, zien dat de gemeenschappelijke voorouder van de sabeltandslijmvissen die grote hoektanden al had. Maar alleen bij de soorten van het geslacht Meiacanthus hebben ze zich ontwikkeld tot giftanden. Deze soorten hebben gifklieren aan de basis van de vergrote hoektanden en groeven in de tanden waarlangs het gif stroomt als ze het in een vijand inspuiten.

Het gif lijkt geen pijn te veroorzaken, schrijven de onderzoekers, maar het laat de bloeddruk van de roofvijand kelderen. Die wordt daardoor slap, raakt gedesoriënteerd en laat zijn prooi ongedeerd ontsnappen. De bloeddrukverlaging is kennelijk zo’n vervelende ervaring dat hij niet nog eens probeert een Meiacanthus te pakken. De onderzoekers troffen drie verbindingen in het gif aan die nooit eerder bij vissen waren gevonden.

Angst

Sommige niet-giftige sabeltandslijmvissen, maar ook sommige vissen van andere groepen, zien er hetzelfde uit als Meiacanthus-soorten en gedragen zich hetzelfde. Zo profiteren ze mee van de angst die roofvissen hebben voor Meiacanthus. Hoewel ze zelf geen verdediging tegen roofvissen hebben, zijn ze door deze na-aperij toch beschermd tegen aanvallen.

Wat doen niet-giftige sabeltandslijmvissen met hun vervaarlijke hoektanden? Voedsel pakken, waarschijnlijk. Dat geldt in elk geval voor alle Plagiotremus-soorten, die stukjes huid, schubben, slijm en vin van grotere vissen afbijten. Als ze op Meiacanthus-soorten lijken, doen hun slachtoffers niet gauw iets terug.

Plagiotremus rhinorhynchos heeft overigens nog een ander trucje. Hij kan ook het uiterlijk nabootsen van de gewone poetslipvis (Labroides dimidiatus) die grotere vissen van hun parasieten afhelpt: een ander voorbeeld van mimicry. Poetsvissen worden door roofvissen met rust gelaten omdat ze van nut zijn, en Plagiotremus rhinorhynchos buit dat handig uit. Veel vissen zijn meesters in vermommen en houden zo hun roofvijanden op de een of andere manier voor de gek.

Willy van Strien

Foto:
Petroscirtes breviceps, niet giftig, maar wel in het bezit van grote hoektanden in de onderkaak. ©Alex Ribeiro
CT-scan van de giftige soort Meiacanthus grammistes. ©Anthony Romilio (University of Queensland, Australië)

Zie ook: veilig dankzij vermomming

Bron:
Casewell, N.R., J.C. Visser, K. Baumann, J. Dobson, H. Han, S. Kuruppu, M. Morgan, A. Romilio, V. Weisbecker, S.A. Ali, J. Debono, I. Koludarov, I.Que, G.C. Bird, G.M. Cooke, A. Nouwens, W.C. Hodgson, S.C. Wagstaff, K.L. Cheney, I. Vetter, L. van der Weerd, M.K. Richardson & B.G. Fry, 2017. The evolution of fangs, venom,and mimicry systems in blenny fishes. Current Biology, 30 maart online. Doi: 10.1016/j.cub.2017.02.067

Microleger

7 april 2017 /

Wolk zelfstandig opererende tangetjes beschermt zee-egel

Tripneustes gratilla laat een wolk gemene tangetjes los

Wanneer een hongerige vis in de buurt komt, laat de zee-egel Tripneustes gratilla een wolk van bijtende, giftige tangetjes los. Daar heeft zo’n vis niet van terug. Hannah Sheppard-Brennand en collega’s beschreven deze bijzondere verdediging.

Aan zee-egels en zeesterren vallen vooral de flinke stekels op, maar daartussen zitten ook nog een heleboel kleine ‘tangetjes’ op een beweeglijke steel, de pedicellariae. Die kunnen verschillende taken uitvoeren: ze vangen voedsel, verwijderen vuil – en ze plagen roofvijanden. Want al zien zee-egels en zeesterren er met al hun stekels niet uit als een aantrekkelijke prooi, toch zijn er dieren, onder meer vissen, die azen op hun uitstulpbare voetjes en ander zacht weefsel.

Bijtertjes

Sommige zee-egels hebben speciale tangetjes om met zulke vijanden af te rekenen, tangetjes die zijn uitgerust met tanden en een zakje gif. Wie wel eens op zo’n zee-egel trapte heeft zeker kennisgemaakt met deze gemene en pijnlijke dingetjes.

Een zee-egelsoort, Tripneustes gratilla, wacht niet af tot hij aangevreten wordt, maar laat zijn giftige bijtertjes al eerder in actie komen, laten Hannah Sheppard-Brennand en collega’s zien. Wordt deze zee-egel lastiggevallen, dan laat hij een wolk van tangetjes los in het water. De afgestoten tangetjes opereren daar zelfstandig. Ze kunnen zich voortbewegen en voelen, en ze zullen zich vastbijten in een vermeende vijand en hun gif inspuiten.

Rechtsomkeert

Vissen houden er niet van om op zo’n zwerm te stuiten, blijkt uit proeven in het lab, en zullen rechtsomkeert maken nog voordat ze een hapje van de zee-egel genomen hebben. Beschermd door zijn bijzondere verdedigingsleger kan Tripneustes gratilla niet alleen ’s nachts, maar ook overdag veilig grazen van algen en zeegras, als andere zee-egels zich maar liever verscholen houden.

Willy van Strien

Foto: Tripneustes gratilla met een wolk van tangetjes. © Hannah Sheppard Brennand

Bron:
Sheppard-Brennand, H., A.G.B. Poore & S.A. Dworjanyn, 2017. A waterborne pursuit-deterrent signal deployed by a sea urchin. The American Naturalist 189, online March 27. Doi: 10.1086/691437

Kleine vogelverschrikker

6 maart 2017 /

Epauletspreeuw deinst terug voor fluitende rups

epauletspreeuw is bang voor fluitende rups

Het is bijna potsierlijk als de kleine rups van het motje Amorpha juglandis plotseling een hoge pieptoon uitstoot. Het jaagt vogels zoveel angst aan dat ze de rups met rust laten, zagen Amanda Dookie en collega’s. Waarom zijn vogels eigenlijk bang voor dit fluitende beestje?

rups van Amorpha juglandis kan fluitenNormaal gesproken zijn vogels niet bang voor een rups. Maar van rupsen van het motje Amorpha juglandis (een soort pijlstaart) kunnen ze behoorlijk schrikken, schrijven Amanda Dookie en collega’s. Dat zijn dan ook bijzondere beestjes: ze gaan gillen als ze worden aangeraakt.
Veronica Bura heeft een paar jaar geleden uitgezocht hoe de rupsen hun hoge pieptoon maken. Ze hebben een stelsel van luchtbuizen met aan weerskanten een rij openingen naar buiten; hierdoor halen ze adem. Om geluid te maken trekt een rups de voorkant van zijn lijf samen, houdt alle openingen dicht behalve het laatste paar en perst daar met kracht lucht uit. En dan ontstaat een fluittoon. Het laatste paar luchtgaten is groter dan de andere, waarschijnlijk speciaal om te kunnen fluiten.
Vaak slaan de rupsen ook met de kop om zich te verdedigen. Dookie wilde weten of de fluittoon op zich voldoende is om vogels angst aan te jagen, en hoe erg ze ervan schrikken.

Schrikken

Ze onderzocht het door vogels te confronteren met het afgespeelde geluid van een rups dat vooraf opgenomen was. Proefdieren waren mannelijke epauletspreeuwen, die net als de mot in Noord Amerika leven. De vogels werden elk in een eigen kooi gehuisvest en kregen vier dagen lang dagelijks meelwormen aangeboden op een schoteltje. Daarna begonnen de proeven. Naast het schoteltje meelwormen waren een bewegingssensor en een luidspreker bevestigd en zo gauw een vogel het schoteltje aanraakte, werd het geluid van een fluitende rups afgespeeld.
Dat miste zijn uitwerking niet: alle vogels schrokken. De meeste vlogen op, sprongen achteruit of klapten met hun vleugels. Na een tijdje probeerden ze opnieuw een meelworm te pakken en kregen ze weer het gefluit te horen. Ze wenden er een beetje aan en reageerden steeds minder heftig. Maar als ze na twee dagen rust opnieuw met het geluid geconfronteerd werden, schrokken ze weer net zo erg als de eerste keer.

Onraad

Weten de rupsen aan hongerige vogels te ontkomen met hun gefluit? Waarschijnlijk wel. Buiten scharrelen de vogels overal rond. Als een fluitende rups ze angst aanjaagt, laten ze die rups waarschijnlijk met rust en gaan ze verderop voedsel zoeken.

Wat vind een vogel nu eigenlijk zo eng aan een fluitende rups?
Zo’n beestje is niet gevaarlijk of giftig, voor zover bekend. Maar de korte, hoge pieptoon die hij uitstoot is voor de vogels verbonden aan onraad, denken de onderzoekers. Hij lijkt namelijk op de alarmroep die veel vogels laten horen als er gevaar dreigt, en een schrikreactie daarop zit bij vogels ingebakken. Waarschijnlijk maakt de rups gebruik van die schrikreactie.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: epauletspreeuw Agelaius phoeniceus. Janet Beasly (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)
Klein: rups van Amorpha juglandis. © Jayne Yack

Bronnen:
Dookie, A.L., C.A. Young, G. Lamothe, L.A. Schoenle & J.E. Yack, 2017. Why do caterpillars whistle at birds? Insect defence sounds startle avian predators. Behavioural Processes, 138: 58-66. Doi: 10.1016/j.beproc.2017.02.002
Bura, V.L., V.G. Rohwer, P.R. Martin & J.E. Yack, 2011. Whistling in caterpillars (Amorpha juglandis, Bombycoidea): sound-producing mechanism and function. The Journal of Experimental Biology 214: 30-37. Doi:10.1242/jeb.046805

Reddingsbrigade

19 augustus 2016 /

Bultruggen schieten te hulp als orka’s aanvallen

Bultrug met vervaarlijke borstvinnen helpt anderen

Met hun vervaarlijke uiterlijk zijn bultruggen de enige dieren die orka’s kunnen verjagen. Natuurlijk beschermen ze hun eigen jongen, maar ze nemen het ook op voor andere dieren, schrijven Robert Pitman en collega’s.

Bultruggen, grote baleinwalvissen, moeten niets van orka’s hebben. Althans niet van het orka-type dat zeezoogdieren eet. Volwassen bultruggen hebben zelf niets van de roofdieren te vrezen, want ze zijn twee keer zo groot en ze zijn stevig. Maar hun jongen staan wel op het menu van de ‘killer whales’. Veel jonge bultruggen hebben tandafdrukken van orka’s op hun staart. Zij hebben de confrontatie overleefd, maar ongetwijfeld zijn andere jongen ten prooi gevallen. Vandaar de afkeer.

Grote afstand

Verrassend is hoe ver die afkeer gaat. Robert Pitman en collega’s schrijven dat bultruggen niet alleen orka’s verjagen als die het op een jong van hen hebben voorzien, maar dat ze ook in actie komen als ze andere walvissen en zeeroofdieren (robben, walrussen, zeehonden) belagen. Ze maken dat op uit een groot aantal ooggetuigenverslagen. Waarom treden de bultruggen op als reddingsbrigade?

orka's druipen af als bultruggen agressief wordenHet is vanzelfsprekend dat een bultrug-moeder haar jong tegen orka’s beschermt. Het is ook begrijpelijk dat ze daarbij vaak hulp krijgt van een groepje soortgenoten. Dat zullen vaak familieleden zijn of bekenden die kunnen verwachten dat zij op hun beurt ook hulp krijgen als dat nodig is. Pitman en collega’s denken dat de bultruggen afkomen op het geluid dat orka’s maken als ze een slachtoffer in het vizier hebben. De helpende bultruggen komen soms van grote afstand, een paar kilometer, aanzetten.

Profiteren

Eenmaal ter plekke blijkt het dier dat wordt aangevallen vaak geen bultrug te zijn, maar een zeehond, zeeleeuw, dwergvinvis of ander zeezoogdier. Ook dan gaan de bultruggen zich ermee bemoeien. Ze zijn goed bewapend. Ze hebben bijzonder lange en beweeglijke borstvinnen met een harde, knobbelige rand waarop vaak ook nog scherpe zeepokken groeien (zeepokken zijn kreeftachtigen in een harde behuizing). Als ze daarmee slaan, blijven de orka’s op afstand. De bultruggen klappen ook met hun staart, brullen of gaan achter de orka’s aan. Het treffen kan een paar uur duren, maar de orka’s druipen tenslotte af. En soms hebben de bultruggen het beoogde slachtoffer kunnen redden.

Dat de orka’s andere diersoorten helpen, ziet Pitman als een bijeffect van de hulp die ze aan hun soortgenoten geven. Bultruggen zijn de enige walvissen die zoogdieretende orka’s verjagen; er zijn ook visetende orka’s, maar die laten ze met rust.
De andere zeezoogdieren profiteren van hun optreden. Bultruggen zien er vervaarlijk uit en tegen orka’s zijn ze behoorlijk agressief. Maar verder zijn het grote, vriendelijke reuzen.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: bultrug. Christopher Michel (Wikimedia Commons, CC BY 2.0)
Klein: orka’s. Robert Pitman (Wikimedia Commons, Public Domain)

Bron:
Pitman, R.L., V.B. Deecke, C.M. Gabriele, M. Srinivasan, N. Black, J. Denkinger, J.W. Durban, E.A. Mathews, D.R. Matkin, J.L. Neilson, A. Schulman-Janiger, D. Shearwater, P. Stap & R. Ternullo, 2016. Humpback whales interfering when mammal-eating killer whales attack other species: Mobbing behavior and interspecific altruism? Marine Mammal Science, 20 juli online. Doi: 10.1111/mms.12343

Geen tijd te verliezen

6 juli 2016 /

Kikkervisjes zijn er razendsnel uit als het moet

Zit er een slang aan de eitjes van de roodoogmakikikker? Hup, hup, hup: de kikkervisjes gaan er allemaal vandoor. Kristina Cohen en collega’s laten zien hoe deze kikkervisjes supersnel het ei weten te verlaten.  

Larven van de roodoogmakikikker hebben vaak geen haast om uit het ei te komen. Moeder kikker heeft de eitjes in een klompje van veertig aan de onderkant van een blad geplakt, in een klodder gelei. Ze koos een blad dat boven het water hangt, zodat kikkervisjes daarin vallen en zich verder kunnen ontwikkelen tot kleine kikkertjes. Vijf dagen nadat de eitjes zijn gelegd zijn de larven oud genoeg om uit te komen en de eerste wagen dan al de stap naar buiten.
Maar de meeste verlaten het ei pas na een dag of zeven en sommige wachten zelfs tot tien dagen. Omdat de ontwikkeling in het ei gewoon doorgaat zijn kikkervisjes die later uitkomen groter en sterker, en daardoor beter in staat om te vluchten voor roofvijanden in het water. Vandaar dat ze zich niet haasten.

Gevaar

Tenzij….. de eitjes in gevaar zijn, had Karen Warkentin al eens laten zien. Bijvoorbeeld als een slang ze wil opeten. In dat geval floepen de kikkervisjes allemaal razendsnel naar buiten en zijn in enkele minuten alle eitjes leeg. De slang heeft het nakijken.
Zo’n plotselinge geboortepiek treedt ook op als de eitjes worden bedreigd door andere roofvijanden, gaan beschimmelen, beginnen uit te drogen of in het water komen te hangen. Als ze maar minstens vijf dagen oud zijn.

De roodoogmakikikker, Agalychnis callidryas, is een boomkikker uit de tropische regenwouden van Midden-Amerika. Het is een kleurrijk en fotogeniek beestje. Vrouwtjes zijn zeven centimeter groot, mannetjes vijf.
Hij is niet de enige kikker waarvan de eitjes versneld uitkomen in geval van nood. Dat gebeurt bij meer kikkers die hun eitjes op het droge leggen, bijvoorbeeld bij de Fleischmann glaskikker: zijn eitjes komen vervroegd uit als ze dreigen uit te drogen.

Opgespaard enzym

De vraag was hoe de kikkervisjes zich zo snel naar buiten weten te werken.
Van kikkers die hun eitjes in het water leggen was namelijk bekend dat het uitkomen een langdurig proces is van uren of zelfs dagen. Kliercellen in het embryo scheiden geleidelijk enzymen uit die het ei-omhulsel afbreken.
Met deze langzame enzymmethode zouden de larven van de roodoogmakikikker geen schijn van kans hebben als een slang toehapt, dat is duidelijk.

Hoe doen ze het dan wel? Breken ze misschien met fysiek geweld naar buiten?
Nee, zo blijkt nu uit onderzoek van Kristina Cohen. Ze laat zien dat ook deze kikkervisjes een afbraakenzym maken om uit te komen, maar dat ze het opsparen. De kliercellen die het enzym produceren zitten allemaal voor op de kop, dicht opeen gepakt. En ze zitten barstensvol blaasjes met het enzym. Wil een beestje eruit, dan leegt het al die blaasjes tegelijk, zodat onmiddellijk precies voor de snuit een gaatje in het ei-omhulsel ontstaat. Het steekt zijn snuit erin en werkt zich met slingerende zwembewegingen naar buiten. Het hele proces duurt gemiddeld slechts 20 seconden; een kikkervisje dat meteen gaat zwemmen is er met zes seconden uit, een treuzelaar heeft vijftig seconden nodig. Dat is heel wat anders dan het geleidelijke proces dat bekend was van eitjes in het water.

Overlevingskans

Dankzij de opslag van het enzym in de kop kan een kikkervisje van de roodoogmakikikker dus zeer snel uit zijn ei komen op een zelf te kiezen tijdstip, als hij tussen vijf en tien dagen oud is. Elk kikkervisje in een groepje eitjes maakt zijn eigen afweging: uitbreken of wachten.
Maar dreigt er groot gevaar, dan schieten ze allemaal tegelijk naar buiten om aan dat gevaar te ontsnappen, ook als ze nog wat jong zijn. Ze zijn dan wel minder weerbaar tegen roofvijanden in het water, maar hebben tenminste een kans om te overleven. Die kans was boven water verkeken.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: volledig ontwikkelde kikkervisjes in het ei. Geoff Gallice (Wikimedia Commons, CC-BY 2.0)
Klein: roodoogmakikikker. Geoff Gallice (Wikimedia Commons, CC BY 2.0)

De onderzoekers vertellen hoe kikkervisjes van roodoogmakikikker versneld uitkomen

Zie ook: vroeg uit het ei

Bronnen:
Cohen, K.L., M.A. Seid & K.M. Warkentin, 2016. How embryos escape from danger: the mechanism of rapid, plastic hatching in red-eyed treefrogs. Journal of Experimental Biology 219: 1875-1883. Doi:10.1242/jeb.139519
Warkentin, K.M., 1995. Adaptive plasticity in hatching age: a response to predation risk trade-offs. PNAS 92: 507-3510. Doi: 10.1073/pnas.92.8.3507

Gezonde jas

30 juni 2016 /

Eetbare schimmel helpt mieren ook tegen infecties

Werksters van Acromyrmex echinatior bedekken het broed met schimmel

Een gewas, twee toepassingen: schimmelkwekende mieren gebruiken hun schimmel niet alleen als bron van voedsel, maar ook als middel tegen ziekteverwekkers. De tuinschimmel helpt om eitjes, larven en poppen gezond te houden, laten Sophie Armitage en collega’s zien.

Ruim tweehonderd soorten mieren kweken een schimmel in hun nest en eten de oogst. De meeste van die schimmelkwekende soorten gebruiken hun gewas ook nog voor iets anders: ze bedekken er de eitjes, larven en poppen mee. Deze mieren hebben geen cellen voor hun broed, zoals bijvoorbeeld honingbijen hebben, en de larven spinnen geen cocon waarin ze verpoppen. Alles ligt open en bloot, maar de werksters dekken het dus vaak af met tuinschimmel.

Sophie Armitage en collega’s zagen dat ook. Ze houden in het lab een aantal kolonies van Acromyrmex echinatior, een schimmelkwekende bladsnijdermier uit Panama die zijn eitjes, larven en poppen vaak met schimmel toedekt. Ze namen poppen uit de kolonies, ontdeden die van hun schimmeljas, legden ze in een schaaltje waarin ook een stuk schimmeltuin lag en zetten er een aantal werksters bij. Die kwamen vlot in actie. Binnen drie uur sleepten ze de poppen naar de schimmel, likten ze schoon, trokken plukjes schimmel uit het tuinfragment en brachten die op de poppen aan. Zulke plukjes groeien daarna naar elkaar toe en vormen een donzig omhulsel.

Ziekte

De biologen wilden weten waarom die mieren dat doen. De meest waarschijnlijke verklaring, dachten ze, is dat de kweekschimmel de eitjes, larven en poppen beschermt tegen infecties met ziekmakende micro-organismen. Die gedijen namelijk prima in de warme, vochtige nesten vol met mogelijke slachtoffers. Met experimenten gingen ze na of dat inderdaad zo is.

Ze besmetten zowel poppen met een tuinschimmeljas als naakte poppen met sporen van een schimmel die insecten kan aantasten en keken of de tuinschimmel die ziekteverwekker bestrijdt. De poppen lagen in deze proeven buiten de kolonies en werden niet verzorgd door werksters.
De tuinschimmel onderdrukte inderdaad de ziekmakende schimmel. Hij hield diens groei niet helemaal tegen, maar remde hem wel af: de ziekteschimmel groeide op blote poppen sneller.
Dat helpt in een kolonie, want het geeft de werksters meer tijd om de ziekteverwekker van besmette poppen af te halen voordat die zich definitief vestigt en de poppen eraan bezwijken. Waarschijnlijk maakt de tuinschimmel stofjes waar de ziekteverwekker niet goed tegen kan.

Kliercocktail

Werkster van Acromyrmex echinatiorSchimmelkwekende mieren hebben, naast de tuinschimmel, nog een middel tegen microbiële infecties. Ze hebben speciale klieren die een cocktail van zo’n twintig actieve stofjes maken (de metapleurale klieren); met hun poten kunnen ze die cocktail over het broed uitsmeren.
Ook Acromyrmex echinatior past de kliercocktail toe als het broed door de ziekteschimmel wordt bedreigd. Armitage deed proeven waarin ze werksters bij besmette poppen met en zonder schimmeljas toeliet. Uit de resultaten blijkt dat de werksters vaker kliermengsel op naakte poppen smeren. Kennelijk hebben die poppen, zonder beschermende jas, het middel harder nodig.

Eerste landbouwers

Eerder vergelijkend onderzoek aan meerdere soorten schimmelkwekers had laten zien dat de gewoonte om eitjes, larven en poppen met tuinschimmel te bedekken snel is ontstaan toen de eerste mieren schimmels gingen kweken, zo’n 50 miljoen jaar geleden. De meeste soorten die van die eerste landbouwers afstammen hebben de oude gewoonte aangehouden; sommige hebben hem weer afgeschaft en maken alleen gebruik van het kliermengsel.

Het spreekt eigenlijk vanzelf dat de eetbare schimmel anti-microbiële stoffen maakt. Schimmels moeten zich tenslotte tegen hun concurrenten en vijanden kunnen verdedigen. Voor de schimmelkwekende mieren is dat mooi meegenomen, zoals ze al heel snel in de gaten hebben gehad.

Willy van Strien

Foto’s: ©David R. Nash
Groot: werksters van Acromyrmex echinatior, naakte poppen en schimmel. Klein: een werkster

Zie ook:
Een hele zorg over het tuinonderhoud
Een kleine landbouwgeschiedenis over de evolutie van schimmelkwekende mieren

Bronnen:
Armitage, S.A.O., H. Fernández-Marín, J.J. Boomsma & T. Wcislo, 2016. Slowing them down will make them lose: a role for attine ant crop fungus in defending pupae against infections? Journal of Animal Ecology, 8 juni online. Doi: 10.1111/1365-2656.12543
Armitage, S.A.O., H. Fernández-Marín, W.T. Wcislo & J.J. Boomsma, 2012. An evaluation of the possible adaptive function of fungal brood covering by attine ants. Evolution 66: 1966-1975. Doi: 10.1111/j.1558-5646.2011.01568.x

Schoksgewijs

22 juni 2016 /

Sidderaal geeft grote roofvijanden een flinke opdoffer

Sidderaal zet grote roofvijanden onder stroom

Een sidderaal weet wel raad met grote roofvijanden, zoals kaaimannen. Als die zich deels buiten het water bevinden, springt hij tegen ze op – zo ver mogelijk boven het water uit – om extra zware elektrische schokken uit te delen, schrijft Kenneth Catania.

Een dier moet opgewassen zijn tegen zijn roofvijanden. Sommige dieren verbergen zich, andere hebben schutkleuren, kunnen snel vluchten, hebben stekels, zijn giftig of tonen een afschrikwekkend kleurpatroon.

Sidderalen, zoetwatervissen die 2,5 meter lang kunnen worden (en niet verwant zijn aan de paling), verdedigen zich op een andere manier. Ze hebben drie paar elektrische organen in hun lichaam die van voor naar achter lopen. De vissen kunnen er spanning op zetten en zichzelf zo in een levende accu veranderen. De positieve pool zit onder de kop, de negatieve pool bij de staart. De opgewekte spanning kan ofwel laag (10 Volt), ofwel hoog (600 Volt) zijn en een zwakke respectievelijk sterke elektrische stroom veroorzaken door water of een geleidend voorwerp.
Bijvoorbeeld een ander dier.

Led-lampjes

Bekend was al dat sidderalen hun omgeving scannen door zwakke stroomstoten te geven in een lage frequentie (minder dan tien keer per seconde) en dat ze prooien overmeesteren met een salvo van sterke stroomstoten. Nu beschrijft Kenneth Catania hoe ze flinke roofvijanden op de vlucht jagen door een serie zware schokken toe te dienen.

Dat gaat het best als zo’n vijand zich deels in en deels buiten het water bevindt. Want als een sidderaal een stroomstoot onder water geeft, loopt de opgewekte stroom grotendeels door het water. Daar voelt een groot dier vrij weinig van. Maar steekt die vijand boven het water uit, dan kruipt een sidderaal tegen hem op, drukt zijn kop tegen hem aan en vuurt. Alle stroom gaat dan door het doelwit, dat het voelt als sterke, onaangename schokken. Hoe hoger de sidderaal uit het water komt, hoe sterker de opdoffers die zijn vijand te verduren krijgt.

Om dat in beeld te brengen liet Catania een sidderaal los op een nagemaakte kaaimankop die hij in het water stak. Op die kop had hij een netwerk van led-lampjes aangebracht die door de stroomstoten van de sidderaal gingen branden. Hij filmde de aanval en toont het resultaat in slow motion en op normale snelheid.

Paarden

De heftige verdedigingsmethode is er niet voor niets. Sidderalen leven in Zuid-Amerika, onder meer in het Amazonegebied. In de regentijd lopen daar grote delen van bos en savanne onder water; in de droge tijd daalt het waterniveau en blijven geïsoleerde, modderige plassen over. De sidderaal kan daar prima in leven, maar hij kan niet weg als hij wordt aangevallen. Dus is het maar goed dat hij zijn belager kan verjagen.
Er zijn verhalen dat mensen vroeger sidderalen vingen door paarden in het water te drijven en hen te dwingen daar te blijven. De sidderalen vielen de dieren aan tot ze zichzelf uitgeput hadden en veilig opgevist konden worden – tot ellende van de paarden, die het niet altijd overleefden.

Toehappen

Eerder had Catania al uitgezocht hoe sidderalen hun prooien, zoals kleine vissen en rivierkreeften, pakken. De sterke stroomstoten die ze afgeven prikkelen de zenuwen van de beestjes die vervolgens hun spieren activeren. Zo kan een sidderaal een slachtoffer als het ware op afstand besturen.
Heeft hij een mogelijk slachtoffer in de gaten, dan geeft hij eerst twee of drie sterke stroomstoten af waardoor die onwillekeurige bewegingen maakt. De sidderaal kan daaruit afleiden waar de prooi zich precies bevindt. Hij valt daarna aan met een serie sterke stroomstoten in hoge frequentie. De prooi heeft geen tijd om weg te komen: binnen een fractie van een seconde is hij tijdelijk verkrampt omdat al zijn spieren zich tegelijk samentrekken. De sidderaal kan toehappen. Mist hij, dan krijgt de prooi de zeggenschap over zijn spieren terug en kan hij ongedeerd ontsnappen.

Een grote, krachtige prooi kan een sidderaal overmeesteren door zich eromheen te krullen en het slachtoffer in te klemmen tussen de positieve en de negatieve pool (bij kop en staart van de sidderaal). De stroomstoten komen dan harder aan en de spieren van het tegenstribbelende slachtoffer raken uitgeput.

Schokkend gedrag, inderdaad.

Willy van Strien

Foto: Sidderaal. Sander van der Wel (Wikimedia Commons; CC BY-SA)

Kijk hoe een sidderaal een nagemaakte kaaiman aanvalt. De kaaiman is uitgerust met led-lampjes die branden als de vis een schok geeft.

Bronnen:
Catania, K.C., 2016. Leaping eels electrify threats, supporting Humboldt’s account of a battle with horses. PNAS, 6 juni online. Doi: 10.1073/pnas.1604009113
Catania, K.C., 2015. Electric eels concentrate their electric field to induce involuntary fatigue in struggling prey. Current Biology 25: 2889–2898. Doi: 10.1016/j.cub.2015.09.036
Catania, K.C., 2015. An optimized biological Taser: electric eels remotely induce or arrest movement in nearby prey. Brain, Behavior and Evolution 86: 38-47. Doi: 10.1159/000435945
Catania, K., 2014. The shocking predatory strike of the electric eel. Science 346: 1231-1234. Doi: 10.1126/science.1260807

Miskend vrouwelijk talent

18 mei 2016 /

Bruingrijze liervogelvrouw is briljant als zangeres

Het vrouwtje van de liervogel blijkt goed te zingen

Liervogelmannen zijn bekend om hun veelzijdige zang. Maar vlak de vrouwen niet uit, schrijven Anastasia Dalziell en Justin Welbergen. Die doen niet voor de heren onder. Ook zij hebben goede redenen om zich te laten horen.

De veelzijdige zang van liervogelmannen is beroemd. Ze rijgen eigen liedjes, nauwkeurige imitaties van andere vogels en mechanische geluiden, zoals een motorzaag, aaneen tot een rijke compositie. Vaak dansen ze erbij, pronkend met hun prachtige staart.
De mannen kunnen daar alle tijd en energie in steken, want de vrouwen zorgen voor de jongen. Vrouwen zijn stil, was de gedachte. Laat staat dat ze de zangkunst van mannen evenaren en andere vogels kunnen nadoen.

Nou, dat doen ze wel!
Vrouwen zijn onopvallend en dansen niet, maar ze zingen als de beste.

Oefenen

Anastasia Dalziell en Justin Welbergen observeerden liervogelvrouwen in zuidoost Australië en maakten geluidsopnamen. Ze constateerden dat vrouwen net zulke talentvolle zangers zijn als mannen. In een uitvoerige compositie verwerken ze liervogelliedjes, bootsen ze liedjes van andere vogels even treffend na als mannen en laten ze eigen alarmroepen en roepen van andere vogelsoorten horen.
Waarom was dat nooit opgevallen? Waarschijnlijk omdat vrouwen lijken op onvolwassen mannen, die nog niet baltsen, maar wel oefenen met zingen. En ook omdat ze niet zingen als mannen zingen: tijdens de balts.

Mannen vertonen hun kunsten midden in de Australische winter, als de dames belangstelling voor hen hebben. Vrouwen krijgen slechts één jong per broedseizoen en willen dat jong van de beste man die ze maar kunnen vinden. Uiterlijk, zang en dans van mannen zijn een teken van kwaliteit en daarom kiezen vrouwen de meest bedreven kunstenaar om zich door hem te laten dekken. Een man probeert andere mannen te overvleugelen. Want hoe meer vrouwen voor hem kiezen, hoe meer nakomelingen hij zal hebben. Hij zingt en danst of zijn leven ervan afhangt.
Vrouwen zijn stil in die periode. Ze hoeven op niemand indruk te maken: ze zijn zonder meer welkom bij de baltsende mannen en lopen elkaar niet in de weg.

Luidruchtig

Maar als de eieren zijn gelegd en de periode van broeden en zorgen begint, vallen de mannen stil. En dan worden de vrouwen luidruchtig. Nu blijkt dat de zangkunst voor hen net zo goed van belang is als voor mannen.
Vrouwen zingen voornamelijk als ze hun nest verlaten om te gaan eten. Daarmee geven ze aan dat het gebied rond het nest hun territorium is waarin ze geen andere vrouwen dulden. De vrouwen zingen dan vooral de eigen liedjes en gaan vaak tegen elkaar in. Wie mooi zingt, maakt indruk.
Daarnaast roeren ze zich als een vijand het nest dreigt aan te vallen. Om de indringer af te schrikken laten ze vooral roofvogelgeluiden, alarmkreten en imitaties van alarmkreten van andere vogels horen. Vooral dan doen ze ook de zang van andere vogels na.

Vrouwen zingen en roepen dus om hun territorium en nest te verdedigen als ze daar met hun jong wonen. De kleine komt na zo’n zes weken uit het ei en blijft dan nog eens zes weken in het nest. Daarna verlaten moeder en kind het nest en heft moeder het territorium op – en dan is zingen niet meer zinvol. Ze wordt weer stil.

Willy van Strien

Foto: Liervogel vrouwtje. Klaus Stiefel (via Flickr, Creative Commons)

Zie ook: Disco in het bos

Bron:
Dalziell, A.H. & J.A. Welbergen, 2016. Elaborate mimetic vocal displays by female superb lyrebirds. Frontiers in Ecology and Evolution, 20 april online. Doi: 10.3389/fevo.2016.00034

Het suikerbloed van bitterzoet

11 mei 2016 /

Snoepende mieren houden planteneters weg

Bitterzoet lokt mieren om planteneters te verjagen

Mieren verlossen de plant bitterzoet van schadelijke keverlarven. Ze komen af op een zoete vloeistof die aangevreten planten uitscheiden. Tobias Lortzing en collega’s stonden wel even voor een raadsel voordat ze de samenwerking tussen plant en mier goed begrepen.

Zoals elke plant heeft ook bitterzoet vijanden, ook al is hij giftig. Een van de belangrijkste is de bitterzoetaardvlo Psylliodes dulcamarae, een kevertje. Hij heeft zich op consumptie van deze plant toegelegd en verdraagt het gif. Vrouwtjeskevers leggen eitjes in de grond onder hun favoriete plant. Als de larven uitkomen, klimmen ze de plant in, kruipen naar een jonge scheut, vreten zich naar binnen en eten zich vol – en remmen daarmee de groei van de plant.

Maar de plant is niet helemaal weerloos tegen deze specialist, schrijven Tobias Lortzing en collega’s. Ze schakelen mieren in, en die vangen heel wat keverlarven weg voordat ze zich hebben kunnen ingraven.

Mierzoet

Uit hun verhaal blijkt dat de onderzoekers niet meteen doorhadden hoe het zit. Ze zagen dat de planten ‘bloeden’ langs vraatwonden. En dat komt niet alleen doordat er sap weglekt uit beschadigde vaten, laten ze zien. Bloeddruppels ontstaan namelijk wel bij vraat, maar nauwelijks als je een stuk blad afsnijdt. De wondvloeistof heeft bovendien een veel simpeler samenstelling dan het plantensap in de vaten. Hij bestaat hoofdzakelijk uit suiker: het spul is mierzoet. Daar komen dus mieren op af, en de gedachte was al snel dat die vervolgens de planteneters opeten of verjagen. Mieren zijn namelijk niet alleen zoetekauwen, maar ook roofzuchtige jagers. Zo zou de plant zich beschermen tegen vraat.

Maar de vraag was: tegen welke planteneters levert dit bescherming op?

biietrzoetaardvlo is een belanrijke vijand van bitterzoetDe planten bloeden het hardst bij de gaatjes die volwassen bitterzoetaardvlooien in de bladeren eten. Kennelijk is hun vraat aanleiding om de hulp van mieren in te roepen. Het vreemde is alleen dat de mieren wel komen, maar de kevertjes met rust laten. Heeft het dan zin om mieren te rekruteren als er kevers zijn?

Paraat

Zeker, zo bleek uiteindelijk. Want waar volwassen kevers zijn, worden eitjes in de bodem gelegd. En waar eitjes zijn, verschijnen larven. Hun vraatgangen in jonge scheuten zijn waarschijnlijk schadelijker dan de hapjes die volwassen kevers uit het blad nemen. Maar de ingegraven larven kunnen mieren niet pakken. Het is dus maar goed dat de planten hun suikerbloed rijkelijk laten vloeien als er volwassen kevers zijn: dan staan de mieren al paraat als de larven uit de grond komen. De volwassen kevers lokken de verdediging uit, de larven worden getroffen.
Zo werken plant en mier samen en hebben beide partijen profijt: mieren krijgen suiker en vinden dierlijk voedsel, planten hebben een verdedigingsleger.

Bitterzoetaardvlo

Andere vijanden van de plant zijn naaktslakken; die vreten hele stukken blad weg. Ook aan de randen van hun vraatplekken vormen zich zoete druppels en mieren die daar op afkomen gaan de naaktslakken agressief te lijf. De onderzoekers denken dat het bloeden is ontstaan als verdediging tegen de bitterzoetaardvlo. Dat het ook werkt tegen naaktslakken is mooi meegenomen.

Het wondvocht lijkt op nectar. Veel planten maken niet alleen nectar in bloemen om bestuivers te belonen, maar ook op andere plaatsen om mieren te lokken. Vaak zijn er speciale structuren, zoals klieren, waar de nectar wordt uitgescheiden. Bitterzoet heeft zulke structuren niet: de zoete vloeistof komt naar buiten waar gevreten wordt. Wellicht is dit suikerbloeden de evolutionaire voorloper van nectarproductie in speciale structuren.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Bitterzoet. Ranko (Wikimedia Commons)
Klein: Bitterzoetaardvlo (Psylliodes dulcamarae). Udo Schmidt (Wikimedia Commons)

Bron:
Lortzing, T., O.W. Calf, M. Böhlke, J. Schwachtje, J. Kopka, D. Geuß, S. Kosanke, N.M. van Dam & A. Steppuhn, 2016. Extrafloral nectar secretion from wounds of Solanum dulcamara. Nature Plants, 25 april online. Doi: 10.1038/NPLANTS.2016.56

« Oudere berichten Nieuwere berichten »

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑