Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Pagina 21 van 42

Pittige kuur

31 augustus 2016 /

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.

Medicijn

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?

Giftige cocktail

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.

Redelijke levensduur

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

Handig met naald en draad

25 augustus 2016 /

Sluipwesp stopt het gat dat zij gemaakt heeft

 

Clistopyga-soort

Een Clistopyga-sluipwesp kan naaien met haar eilegbuis. Ze legt een eitje in het van zijde gesponnen nest van een spin en maakt het gat weer dicht voordat ze vertrekt, zagen Niclas Fritzén en Ilari Sääksjärvi.

De legbuis of legboor van een sluipwespvrouwtje is een multifunctioneel apparaatje. Ze zoekt ermee naar gastheren voor haar nageslacht – sluipwespen leggen hun eitjes op of in een ander insect en de larven die uit de eitjes komen eten hun gastheer-tegen-wil-en-dank op. Met haar legbuis beoordeelt ze een gevonden gastheer uitwendig en doorboort ze hem als hij geschikt blijkt te zijn. Ze houdt hem vast, keurt hem inwendig en spuit een verlammend gif in. Tenslotte legt ze een eitje. Alles met die legbuis.

Een sluipwesp van het geslacht Clistopyga (soort nog onbekend) kan er ook nog eens mee naaien, ontdekten Niclas Fritzén en Ilari Sääksjärvi.

Zigzaggen

Het slachtoffer van hun sluipwesp is de boomzebraspin, Salticus cingulatus, een springspin die ook in Nederland voorkomt. Een vrouwtje spint een nestje van zijde onder het schors van een boomstam. Daarin trekt ze zich terug om te rusten, te vervellen, eitjes te leggen of te overwinteren. En dan, als ze niet mobiel is, slaat de sluipwesp toe.
In het lab boden de twee biologen een sluipwespvrouwtje bewoonde spinnennestjes aan die ze voorzichtig van een boom gehaald hadden en keken onder de microscoop wat er gebeurde.
Zoals verwacht ging de sluipwesp op zo’n nestje af, zocht met haar legbuis de spin op, prikte haar aan, verlamde haar en legde tenslotte een eitje in het nestje. Later zal de sluipwesplarve op de spin kruipen om haar leeg te zuigen.

Maar na de eileg bleek de sluipwesp nog niet klaar te zijn. Ze bleef drie minuten zigzaggend met haar legbuis in de zijde prikken. Het nestje werd er compacter en steviger van. Bovendien stopte ze al doende het gat dat ze gemaakt had netjes dicht. Zo groeit de larve straks op in een veilig afgesloten ruimte.
De legbuis als stopnaald: dat was nog niet eerder gezien.

Als een viltnaald

Hoe kan deze sluipwesp al die verschillende dingen doen met haar legbuis?
Fritzén en Sääksjärvi namen de legbuis onder de loep (of eigenlijk een elektronenmicroscoop) en zagen dat die bestaat uit drie platen, twee onder en één boven. In de gewone stand is hij van buiten glad en goed te gebruiken om een spin te zoeken en aan te prikken. Maar de twee onderste platen zijn uitschuifbaar, en bij uitschuiven verschijnen er tandjes die naar achter wijzen. Daarmee trekt de sluipwesp zijden draden van binnen uit het nestje op en verstrengelt die met draden aan de buitenkant.
De onderzoekers vergelijken de legbuis met een viltnaald waarmee je vilt kunt maken van wol. Zo’n naald heeft naar voren gerichte tandjes en werkt net andersom: vezels aan de buitenkant van een pluk wol duw je ermee naar binnen, waar ze vasthaken aan andere vezels.

Zo is de eilegbuis injectienaald en stopnaald tegelijk.

Willy van Strien

Foto: Clistopyga sluipwesp bij zijn gastheer. Niclas R. Fritzén (via de website van Biology Letters, Creative Commons CC BY 4.0)

Kijk hoe deze sluipwesp een gat dichtnaait

Bron:
Fritzén, N.R. & I.E. Sääksjärvi, 2016. Spider silk felting—functional morphology of the ovipositor tip of Clistopyga sp. (Ichneumonidae) reveals a novel use of the hymenopteran ovipositor. Biology Letters 12: 20160350. Doi: 10.1098/rsbl.2016.0350

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

Klein tukkie onderweg

11 augustus 2016 /

Fregatvogel slaapt weinig op dagenlange reis

Grote fregatvogels kunnen weken of maanden achtereen vliegen zonder tussenstop. Slapen ze tijdens die lange vluchten? Niels Rattenborg en collega’s onderzochten het en ontdekten dat de vogels onderweg alleen maar korte en lichte dutjes doen.

Veel vogels, bijvoorbeeld gierzwaluwen, blijven dagen, weken of zelfs maanden onafgebroken in de lucht. Niemand weet of ze daar ook slapen en zo ja, hoe veel en hoe diep ze slapen.
Ook grote fregatvogels, ongeveer een meter lang en met een spanwijdte van twee meter, zijn langvliegers. Ze kunnen weken of maanden boven de Grote Oceaan of de Indische Oceaan trekken zonder te landen. Onderweg eten ze vissen en inktvissen die aan het wateroppervlak komen of uit het water opspringen, zoals vliegende vissen. Ze pakken die terwijl ze laag overvliegen. Ze slaan hun slag als roofvissen, zoals tonijnen, en walvissen hun prooien bijeendrijven en naar boven jagen.

Een hersenhelft

Niels Rattenborg en collega’s wilden weten of de fregatvogels tijdens die lange reizen slapen. Ze onderzochten het slaappatroon van veertien vrouwtjes die broedden op een van de Galápagoseilanden. Mannetje en vrouwtje bebroeden het ene ei in hun nest om beurten gedurende een gemiddeld vijf dagen achtereen. De ouder die geen dienst heeft verblijft gedurende zijn vrije periode onafgebroken boven de oceaan.
De onderzoekers rustten veertien vrouwtjes uit met apparaatjes die hun hersenactiviteit, kopbewegingen, vliegsnelheid en hoogte bijhielden tijdens zo’n tocht en na terugkeer op het nest.

De vrouwtjes blijken tijdens de vlucht wel degelijk te slapen, bleek uit dat onderzoek. Maar het stelt weinig voor. Ze slapen nog geen uur per etmaal, alleen ’s nachts en alleen in korte en lichte dutjes. Vaak (maar niet altijd) blijft één hersenhelft wakker en houden ze één oog open, meestal het oog dat in de vliegrichting kijkt. De vogels cirkelen regelmatig omhoog op een bel warme lucht en maken vervolgens een lange glijvlucht. Slapen doen ze vooral tijdens het cirkelen.

Slaapkoppen

Terug op het nest veranderen de wakkere dieren in slaapkoppen. De vogels pitten dan de helft van de tijd in lange rukken, zowel ’s nachts als overdag; vaak zijn beide hersenhelften tegelijk in rust. Ze halen de opgelopen achterstand in door extra intensief te slapen.

Hoewel de fregatvogels hun slaap dus wel nodig hebben, blijven ze tijdens een lange vlucht – in elk geval op een reis van ongeveer een week – bijna constant wakker. De onderzoekers denken dat de dieren voortdurend speuren naar plekken waar ze voedsel kunnen vinden. En als ze even slapen, houden ze vaak een oog open om een botsing met een andere vogel te vermijden.

Willy van Strien

Foto: Grote fregatvogel, vrouwtje. BRJ INC (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-ND 2.0)

Bron:
Rattenborg, N.C., B. Voirin, S.M. Cruz, R. Tisdale, G. Dell’Omo, H-P. Lipp, M. Wikelski & A.L. Vyssotski, 2016. Evidence that birds sleep in mid-flight. Nature Communications, 3 augustus online. Doi: 10.1038/ncomms12468

Nare vlieg

19 juli 2016 /

Mooie samenwerking van plant en mier loopt gevaar

Mier snoept nectar van Qualea grandiflora niet zonder gevaar

Mieren verjagen planteneters van de struik Qualea grandiflora in ruil voor nectar. Maar vaak liggen roofzuchtige vliegenlarven in een hinderlaag als ze die beloning ophalen, laten Mayra Vidal en collega’s zien. Dat kan de samenwerking van plant en mier ondermijnen.

Zoals veel planten heeft ook Qualea grandiflora een goede relatie met mieren; Qualea grandiflora is een Zuid-Braziliaanse struik met gele bloemen die kan uitgroeien tot een boom. De mieren houden plantenetende insecten weg en krijgen nectar als beloning. Speciale klieren op de stengels maken die nectar; bij elke bladsteel zit er een. Voortdurend zijn er mieren op de plant te vinden, van verschillende soorten, die nectar snoepen en op planteneters jagen.
Deze relatie, die voor beide partners goed is, staat onder druk, schrijven Mayra Vidal en collega’s. Het gevaar komt van een derde partij, een vlieg. Die treft de samenwerking tussen mier en plant in de kern.

Mondhaken

Vrouwtjes van de vlieg, Rhinoleucophenga myrmecophaga, leggen hun eitjes op de nectarklieren, een eitje per klier. De larven die daaruit komen hebben het precies op de nuttige mieren voorzien. Zo’n vliegenlarve bouwt een onopvallende, kleverige schuilplaats om zich heen en wacht daarna af. Als er een mier op een bezette klier afkomt, blijft zij plakken aan het omhulsel van de larve. Vanuit zijn schuilplaats grijpt die de ongelukkige mier met mondhaken beet en zuigt haar leeg. De larve leeft uitsluitend van de mieren die de plant bezoeken en beschermen.

Vraatschade

Voor de mieren pakt dat slecht uit, maar voor de plant ook, laat Vidal zien. Op takken waarop een aantal nectarklieren door een vliegenlarve is bezet halveert de tijd dat er mieren actief zijn. Op zulke takken worden planteneters nauwelijks aangevallen, met als gevolg dat ze meer vraatschade aanrichten.

De vlieg dreigt zo plant en mier uiteen te drijven. Als de mieren door toedoen van de vlieg hun beloning niet meer veilig kunnen ophalen, verliest de plant zijn beschermingsleger. Dan is het niet meer de moeite waard om nectar te maken en raken de mieren een voedselbron kwijt.
Maar zo ver is het niet gekomen: de samenwerking loopt nog. Ook al maakt die nare vlieg met zijn roofzuchtige larven er misbruik van.

Willy van Strien

Foto: Camponotus-mier snoept van nectarklier op Qualea grandiflora. ©Sebastián Sendoya

Meer over samenwerking van plant en mier:
Geheime snoeppot
Het suikerbloed van bitterzoet
Samenwerking afgedwongen met een trucje

Bron:
Vidal, M.C., S.F. Sendoya & P.S. Oliveira, 2016. Mutualism exploitation: predatory drosophilid larvae sugar-trap ants and jeopardize facultative ant-plant mutualism. Ecology 97: 1650-1657. Doi: 10.1002/ecy.1441

Geen landrot

13 juli 2016 /

Vis op de kant moet altijd nattigheid voelen

Naakte slijmvis Alticus monochrus is langdurig op het land

Er zijn nogal wat soorten vissen die regelmatig op het land komen, melden Terry Ord en Georgina Cooke. Dat is kennelijk te doen. Maar de overgang naar een echt landleven kunnen ze niet maken, want als ze uitdrogen krijgen ze ademhalingsproblemen. Het blijven vissen.

Als een vis in het water, als een vis op het droge: die uitdrukkingen zijn duidelijk. In het water zijn vissen in hun element, op het land gaan de meeste snel dood.

Maar er zijn vissen die minuten, uren of dagen op het droge doorbrengen, zoals de paling die over vochtig land kan trekken. Dat is niet eens zo uitzonderlijk, schrijven Terry Ord en Georgina Cooke. In een literatuuronderzoek scoorden ze 130 vissoorten met zulk ‘amfibisch’ gedrag. Ze behoren tot 33 verschillende families die vaak geen directe voorouder delen, oftewel: veel vissoorten moeten de gewoonte om het water te verlaten los van elkaar ontwikkeld hebben. Er zijn soorten die zelfs bijna uitsluitend buiten het water leven: slijkspringers (familie Gobiidae) en sommige naakte slijmvissen (Blenniidae), slijmvissen (Labrisomidae) en kieuwspleetalen (Synbranchidae).

Vierpotigen

Dat is verrassend omdat het leven op het land andere manieren van ademhalen en voortbewegen vereist dan het leven in het water. Kennelijk is het voor vissen niet onmogelijk om aan die eisen te voldoen.
Maar praktisch altijd blijft het daar vervolgens bij: vissen buiten het water zijn vissen op het droge. Het worden geen landrotten.

Op één enkele keer na.
Een vis die zo’n 350 miljoen jaar geleden uit het water kwam kreeg nakomelingen die grondig veranderden. Ze ontwikkelden zich tot amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren. Die vis werd dus de voorouder van de ‘vierpotigen’. Zijn vertrek uit het water is een bijzondere gebeurtenis in de geschiedenis van het leven.

Waarom was de stap van water naar land, die vaak gezet is, slechts één keer de aanzet tot grote veranderingen? Waarom blijven vissen verder altijd vissen?

Primitieve longen

Normaal gesproken moeten vissen die op het land komen in de buurt van water blijven omdat ze niet mogen uitdrogen, denken Ord en Cooke. Ze halen adem met hun kieuwen en, in mindere mate, door hun huid. Dat lukt boven water ook wel, maar alleen als het kieuwoppervlak en de huid vochtig zijn. Anders is het onmogelijk om zuurstof op te nemen en koolzuur af te staan, en dan stikken ze. Een toekomst als echte landbewoner zit er daarom niet in.
De voorouder van amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren was een uitzondering. Hij was familie van de voorouder van de huidige longvissen. Die hebben, naast kieuwen, ook een of twee primitieve longen om adem te halen – en de succesvolle landvis had die wellicht ook, zodat hij wel tegen droogte kon.

Getijdengebieden

De amfibische vissoorten van nu zullen vissen blijven. Veel van hen leven in getijdengebieden, waar hoog en laag water elkaar afwisselen en de nattigheid nooit ver weg is.

Willy van Strien

Foto: naakte slijmvis Alticus monochrus. Jerry Oldenettel (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-SA)

Filmpje: naakte slijmvissen in actie

Zie ook: vissig verleden

Bron:
Ord, T.J. & G.M. Cooke, 2016. Repeated evolution of amphibious behavior in fish and its implications for the colonization of novel environments. Evolution, 24 juni online. Doi: 10.1111/evo.12971

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

Verleidelijke geur

13 juni 2016 /

Tabakspijlstaart moet even gemotiveerd worden

bloemgeur van wilde tabak motiveert tabakspijlstaart

Tabaksplanten doen aan geurmarketing. Met een luchtje zorgen ze ervoor dat hun bestuivers lang genoeg blijven, ontdekten Alexander Haverkamp en collega’s. Bij een geurloze bloem zijn die gauw weer vertrokken, zonder dat ze de bloem bestoven hebben.

Bloemen van de wilde tabak (Nicotiana attenuata) krijgen ’s nachts bezoek van de tabakspijlstaart (Manduca sexta), een fors uitgevallen mot. De motten komen nectar drinken en al doende bestuiven ze de bloemen: ze pakken van de ene bloem stuifmeel op en laten dat achter op de stamper van de volgende, zodat die bloem zaden kan gaan maken. Beide partners, plant en mot, profiteren.
Maar als de tabaksbloemen niet geuren, komt van bestuiving weinig terecht, hadden Danny Kessler en collega’s laten zien. Zij kweekten planten die geen geur konden verspreiden en constateerden dat die planten nauwelijks zaden vormden. Ze vroegen zich af welke rol de bloemgeur precies speelt.

Langer blijven

De eerste gedachte was dat de geur in de duisternis de weg wijst naar de bloemen. Dat is ook zo, maar het blijkt niet het hele verhaal te zijn. De motten vinden de witte bloemen ook als ze geen geur verspreiden, en in experimenten waarover de onderzoekers nu schrijven, bezochten de motten bloemen die geurden even vaak als bloemen die door de ingreep niet te ruiken waren.

Wat doet de geur dan nog meer? Gedragswaarnemingen leverden het antwoord op: de geur motiveert de mot om langer te blijven proberen bij de nectar te komen als hij een bloem heeft gevonden.

Roltong

De tabaksplant heeft diepe buisvormige bloemen met de nectar helemaal achterin. De tabakspijlstaart is een van de weinige dieren die erbij kunnen, dankzij een roltong van maar liefst acht centimeter (zijn spanwijdte is ongeveer tien centimeter). Bezoekende tabakspijlstaarten blijven als een kolibrie voor een bloem in de lucht hangen en proberen hun roltong in de bloembuis te steken om de nectar te drinken. Maar makkelijk is dat niet. Het kost de motten veel energie om hun roltong naar binnen te brengen en ze geven het vaak op.

Vooral bij bloemen die geen luchtje hadden, zo zagen de onderzoekers, waren motten snel weer vertrokken. Bij bloemen die geurden bleven ze het langer proberen, vaak met succes.

De tabaksplant doet dus aan geurmarketing. De bloemgeur verleidt de motten om te blijven hangen tot ze de nectar te pakken hebben. En alleen dan, met de roltong diep in de bloem, kunnen ze stuifmeel van een vorige plant op de stempel afleveren of nieuw stuifmeel oppikken. Vandaar dat geurende bloemen later meer zaden vormen.
Misschien is de geur van planten in het veld een signaal dat er nectar voorradig is. Dan weten motten bij welke bloemen ze echt hun best moeten doen.

Vriend en vijand

De motten ruiken de bloemgeur niet met hun antennen, waarmee ze normaal gesproken geuren opvangen. Ze nemen de bloemgeur waar met speciale zintuigjes op het puntje van hun roltong, ontdekten de onderzoekers. Dat is ook logisch. Als ze met uitgerolde tong voor een bloemtros hangen, is de afstand tussen bloemen en antennen groot. Daardoor zouden de antennen de afzonderlijke bloemen niet kunnen beoordelen. De punt van de tong kan dat wel.

De tabakspijlstaart is niet alleen vriend van de tabaksplant, maar ook vijand. De vrouwtjes leggen namelijk hun eitjes op de bladeren en de rupsen die daaruit komen eten gretig van de plant, die voor andere insecten giftig is. Rupsen van de tabakspijlstaart weten het gif zelfs handig te gebruiken.

Willy van Strien

Foto: © Danny Kessler

Dit filmpje laat zien hoe de mot nectar drinkt uit een bloem

Zie ook: rupsen van de tabakspijlstaart doen het goed op tabaksplanten

Bronnen:
Haverkamp, A., F. Yon, I.W. Keesey, C. Mißbach, C. Koenig, B.S. Hansson, I.T. Baldwin, M. Knaden & D. Kessler, 2016. Hawkmoths evaluate scenting flowers with the tip of their proboscis. eLife 5: e15039. Doi: 10.7554/eLife.15039
Kessler, D., M. Kallenbach, C. Diezel, E. Rothe, M. Murdock & I.T. Baldwin, 2015. How scent and nectar influence floral antagonists and mutualists. eLife 4: e07641. Doi: 10.7554/eLife.07641

« Oudere berichten Nieuwere berichten »

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑