Pittige kuur

Parasiet jaagt monarchvlinder naar giftige plant

Bladeren van de frederiksbloem zijn niet het meest geschikte voedsel voor rupsen van de monarchvlinder, schrijven Leiling Tao en collega’s. Ze zijn namelijk nogal giftig. Toch leggen vlindervrouwtjes hun eitjes soms juist op die plant.

Net als elk dier heeft ook de Amerikaanse monarchvlinder (Danaus plexippus) zijn vijanden. Zo wordt hij geplaagd door de parasiet Ophryocystis elektroscirrha. Vlinders die ermee zijn besmet leven maar half zo lang als niet-besmette soortgenoten en laten minder nakomelingen na. Ze kunnen niet van de parasiet af komen.

Vlindervrouwtjes kunnen ook niet voorkómen dat ze hun nakomelingen besmetten. Een vrouwtje dat de parasiet bij zich draagt brengt sporen over op de eitjes die ze legt en op de bladeren waarop ze de eitjes legt. Als de rupsen uitkomen eten ze hun ei-omhulsel op en vreten ze van het blad, en het is praktisch onvermijdelijk dat ze zo die sporen binnenkrijgen. Ook de rupsen kunnen zich niet van de parasiet ontdoen. Zij zijn er als rups niet ziek van, maar ontwikkelen zich tot besmette vlinders, en dan hebben ze wel van de parasiet te lijden.

Is de monarch dan helemaal weerloos tegen deze parasiet?
Nee, niet helemaal. Besmette vrouwtjes leggen hun eitjes op giftige planten. De rupsen krijgen de gifstoffen binnen en die werken als medicijn: ze beperken de infectie zodat de ziektelast voor de vlinders straks lager is. Maar de vlinders betalen er wel een prijs voor, schrijven Leiling Tao en collega’s, die al vele jaren onderzoek doen aan de monarchvlinder en zijn parasiet. Want voor henzelf is het gif ook niet best.

De waardplanten van de rupsen zijn soorten van Asclepias, zijdeplanten, en de gifstoffen/medicijnen daarin zijn zogenoemde cardenoliden. De ene Asclepias-plant is de andere niet: de samenstelling van diverse typen cardenoliden en het gehalte verschillen van soort tot soort.
Een rups doorloopt zijn ontwikkeling op één plant; hij zal niet naar een andere plant verhuizen. Vlindervrouwtjes leggen per plant maar één of enkele eitjes.

Wat voor plant kunnen ze nu het beste kiezen?

Tao laat zien dat rupsen slecht overleven in planten met een hoge concentratie cardenoliden, van welke samenstelling dan ook. Het maakt niet uit of die rupsen wel of geen parasiet bij zich hebben. Planten met een hoog cardenoliden-gehalte zijn dus niet geschikt.
De samenstelling van het gif bepaalt later de levensduur van volwassen vlinders, en wat belangrijk is: voor parasietvrije vlinders ligt dat anders dan voor vlinders met parasieten. Een plant met een weinig giftige cardenoliden-samenstelling is de beste waardplant voor een rups die geen parasieten heeft. Eet hij van zo’n plant, dan zal hij als vlinder een langere levensverwachting hebben dan wanneer hij zou opgroeien op een giftiger plantensoort.
Maar een rups met parasieten is juist beter af als hij een giftige cocktail inneemt. Het beestje loopt dan een minder zware infectie op en zal als vlinder minder parasieten dragen, waardoor de verwachte levensduur langer is dan wanneer het zich op een niet-giftige plant had ontwikkeld. Is het een vrouwtje, dan draagt ze bovendien minder parasietensporen over op het nageslacht.

Gedragen de vlinders zich daarnaar?
Gedeeltelijk.

Vrouwtjes die vrij zijn van parasieten leggen hun eitjes op de rode zijdeplant (Asclepias incarnata), die weinig cardenoliden bevat, maar gek genoeg ook op de tamelijk giftige frederiksbloem (Asclepias curassavica). Misschien zijn ze niet kieskeurig omdat het tijd kost om voor elk eitje te moeten zoeken naar de meest geschikte plant. Of omdat inname van cardenoliden ook een goede kant heeft voor de rupsen; ze kunnen de stoffen opslaan en zijn dan zelf giftig, dus onaantrekkelijk voor hun roofvijanden.
Geparasiteerde vrouwtjes daarentegen zoeken speciaal de frederiksbloem op en slaan de rode zijdeplant over. Een goede keus: de dosis cardenoliden is niet zo hoog dat er veel rupsen aan onderdoorgaan en de samenstelling is giftig genoeg om de parasiet te remmen en de volwassen vlinders straks een redelijke levensduur te bieden.

Hoe de vrouwtjes de al dan niet giftige planten herkennen, is nog de vraag.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: rupsen van monarchvlinder op frederiksbloem (Asclepias curassavica). Engeser (Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0)
Klein: volwassen monarch. Mmtheriault (Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0)

Bronnen:
Tao, L., K.M. Hoang, M.D. Hunter & J.C. de Roode, 2016. Fitness costs of animal medication: antiparasitic plant chemicals reduce fitness of monarch butterfly hosts. Journal of Animal Ecology 85: 1246-1254. Doi: 10.1111/1365-2656.12558
Lefèvre, T., A. Chiang, M. Kelavkar, H. Li, J. Li, C.L.F. de Castillejo, L. Oliver, Y. Potini, M.D. Hunter & J.C. de Roode, 2012. Behavioural resistance against a protozoan parasite in the monarch butterfly. Journal of Animal Ecology 81: 70-79. Doi: 10.1111/j.1365-2656.2011.01901.x
De Roode, J.C., C.L.F. De Castillejo, T. Faits & S. Alizon, 2011. Virulence evolution in response to anti-infection resistance: toxic food plants can select for virulent parasites of monarch butterflies. Journal of Evolutionary Biology 24: 712-722. Doi: 10.1111/j.1420-9101.2010.02213.x
Lefèvre, T., L. Oliver, M.D. Hunter & J.C. de Roode, 2010. Evidence for trans-generational medication in nature. Ecology Letters 13: 1485-1493. Doi: 10.1111/j.1461-0248.2010.01537.x

Gezondheidszorg in het klein

Mier slikt medicijn om schimmelinfectie te bestrijden

Formica fusca bezweken aan schimmelziekte

Je kunt beter niet ziek zijn – en voor mieren geldt dat ook. Maar natuurlijk zijn er ziekteverwekkers die het op hen hebben voorzien. Mieren zijn daar niet helemaal weerloos tegen, blijkt uit onderzoek van Nick Bos en collega’s. Integendeel: ze bestrijden de ziekte actief.

De parasitaire schimmel Beauveria bassiana is gevaarlijk voor insecten. Als sporen van de schimmel op een insectenlijf belanden, ontkiemen ze. De schimmel doorboort het pantser, dringt naar binnen en gaat woekeren. De kans is groot dat het dier aan de infectie bezwijkt. De schimmel barst naar buiten en vormt nieuwe sporen die andere insecten besmetten.
Ook de grauwzwarte mier Formica fusca, uit Europa en Noord-Amerika, is gevoelig voor de schimmel. De meeste geïnfecteerde dieren gaan dood en het risico bestaat dat de hele kolonie besmet raakt.
Maar zover komt het meestal niet, weten Nick Bos en collega’s.
Mieren die aan de schimmel zijn blootgesteld, nemen een medicijn in om te voorkómen dat zich een infectie ontwikkelt en om, als dat toch gebeurt, de schimmelgroei te remmen. Zo hebben ze meer kans om het contact met de schimmel te overleven.

Het geneesmiddel dat de mieren gebruiken is waterstofperoxide. Ze halen dat uit dode dieren in staat van ontbinding, uit nectar of uit bladluizen en de honingdauw die zij uitscheiden.
Het sterke van het verhaal is dat alleen mieren die met de schimmel in aanraking zijn geweest met opzet waterstofperoxide opnemen. Normaal gesproken doen ze dat niet. Het is een krachtige stof (wij passen het toe als ontsmettingsmiddel, om tanden te bleken en om haren te blonderen) en inname is niet gezond. Een mier kan er zelfs dood aan gaan.
Maar een schimmelinfectie is levensbedreigend. Dan weegt het beschermende effect van waterstofperoxide zwaarder dan het schadelijke effect. Dan kan inname juist het leven redden.

Vliegen die met dezelfde schimmel zijn besmet, hebben overigens een andere manier om de ziekmaker te remmen: zij zoeken een warme plek op.

Het waterstofperoxide helpt niet bij alle mieren. Ongeveer de helft gaat, ondanks de inname van het middel, toch aan de schimmel ten onder. Dan is er maar één manier om te voorkómen dat de hele kolonie besmet raakt: wegwezen.
Bos ontdekte bij een andere mierensoort, Camponotus aethiops, dat geïnfecteerde mieren zich steeds minder met hun nestgenoten bezig houden als het ziekteproces vordert, niet meer bij het broed komen en tenslotte de kolonie verlaten om buiten in eenzaamheid te sterven. Dat vergroot de kans dat de kolonie gespaard blijft.
Wie weet doet de grauwzwarte mier dat ook.

Willy van Strien

Foto: Mier (Formica fusca) die een infectie niet overleefde. Nick Bos

Zie ook:
Zieke vlieg zoekt warmte

Bronnen:
Bos, N., L. Sundström, S. Fuchs & D. Freitak, 2015. Ants medicate to fight disease. Evolution, 16 september online. Doi: 10.1111/evo.12752
Bos, N., T. Lefèvre, A.B. Jensen & P. D’Ettore, 2012. Sick ants become unsociable. Journal of Evolutionary Biology 25: 342-351. Doi: 10.1111/j.1420-9101.2011.02425.x

Zieke vlieg zoekt warmte

Hoge temperatuur houdt schimmelinfectie in bedwang

Als een huisvlieg besmet raakt met de schimmel Beauveria bassiana, is hij ten dode opgeschreven. Maar zo’n vlieg kan het onherroepelijke einde uitstellen door zijn temperatuur af en toe even omhoog te gooien op een warm plekje. Zo remt hij de schimmelgroei, laten Robert Anderson en collega’s zien.

Die temperatuursverhoging is vergelijkbaar met de koorts die wij krijgen in geval van infectie. Als koudbloedig beestje heeft een huisvlieg, Musca domestica, geen eigen temperatuur; hij is even warm als de omgeving waarin hij zich bevindt. Hij kan naar believen een warmere of koelere plek opzoeken om zijn temperatuur bij te stellen. En als hij onder een schimmelinfectie lijdt, zorgt hij voor een verhoging; de onderzoekers spreken van ‘gedragskoorts’.
Ze deden verschillende proeven met vliegen die ze al dan niet hadden blootgesteld aan schimmelsporen. Binnen twee dagen groeit de schimmel het vliegenlijf in. De onderzoekers brachten de zieke en gezonde vliegen in ruimtes met de aangename temperatuur van 26°C. Een van de wanden was een aluminium plaat die in het midden was verwarmd tot 50°C; vanaf dat punt nam de temperatuur van de plaat geleidelijk af. Alle vliegen kropen graag even bij die kachel. Terwijl gezonde vliegen dan een temperatuur van ongeveer 35°C behaaglijk vonden, gingen de zieke vliegen vaak rond de 40°C zitten; zij brachten er bovendien meer tijd door.
Dat gedrag heeft zin. Geïnfecteerde vliegen die de warmte konden opzoeken overleefden langer dan schimmeldragende vliegen in een ruimte zonder verwarmde wand. Dat gaf de vrouwtjes meer tijd om eitjes te produceren en ze legden er dan ook meer, al haalden ze niet het niveau van schimmelvrije vliegen. Die langere overleving was mogelijk doordat de schimmel bij een hoge temperatuur trager groeit.

Maar gedragskoorts levert niet alleen maar voordelen op. De hogere temperatuur jaagt de stofwisseling op en dat vreet energie, en de tijd die het kost om zich te warmen gaat ten koste van tijd voor andere bezigheden. De onderzoekers ontdekten bovendien dat de ‘verhoging’ de levensvatbaarheid van de eitjes verlaagde. Veel eitjes van vliegen met gedragskoorts kwamen niet uit. Een vlieg met schimmel moet het dus ook weer niet al te gek maken met zijn temperatuur.
De vliegen hebben dat goed door, rapporteren de onderzoekers. Ze blijken hun verhoging af te stemmen op de ernst van de ziekte. ’s Nachts was het altijd koel en kon de schimmel goed groeien. Waarschijnlijk was het daarom dat zieke vliegen vooral ’s ochtends bij de warmtebron gingen zitten. Later op de dag nam hun behoefte aan warmte wat af. Bovendien stookten vliegen die aan een hoge schimmeldosis waren blootgesteld zich meer op dan vliegen die met een lage dosis te maken hadden. Zo koos elke vlieg de optimale zelf-behandeling.

Willy van Strien

Foto: Arturo Nikolai (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Anderson, R.D., S. Blanford, N.E. Jenkins & M.B. Thomas, 2013. Discriminating fever behavior in house flies. PLoS ONE 8(4): e62269, 19 april. Doi:10.1371/journal.pone.0062269
Anderson, R.D., S. Blanford & M.B. Thomas, 2013. House flies delay fungal infection by fevering: at a cost. Ecological Entomology 38: 1-10. Doi: 10.1111/j.1365-2311.2012.01394.x