Eenzame platworm injecteert sperma in zijn kop

Sommige dieren moeten de gekste toeren uithalen om zich voort te planten. De tweeslachtige platworm Macrostomum hystrix bijvoorbeeld. Hij kan zichzelf bevruchten en doet dat op een in onze ogen gruwelijke wijze: hij injecteert zijn sperma in zijn kop. Het kan soms niet anders, schrijven Steven Ramm en collega’s.

Het kleine platwormpje Macrostomum hystrix uit de zee, slechts 1 millimeter lang, is man en vrouw tegelijk, dus tweeslachtig oftewel hermafrodiet. Elk diertje kan sperma geven en ontvangen. Dat is bij platwormen, regenwormen en slakken niets bijzonders en het heeft gevolgen voor hun gedrag die je in eerste instantie niet zou verwachten.

Zo is een paring niet altijd een kwestie van gelijk oversteken. Bij veel tweeslachtige diersoorten spelen partners namelijk liever de mannelijke dan de vrouwelijke rol. Zaadcellen hebben ze in overvloed en elke keer als ze een ander van sperma voorzien kan dat nakomelingen opleveren waarvan ze de vader zijn. Maar ze hebben slechts een beperkte hoeveelheid eicellen in voorraad en een enkele spermagift is genoeg om die te bevruchten. Daarna hoeven ze niets meer.

Penisduel

Dan kan een paring de vorm aannemen van een penisduel: beide partners proberen elkaar met hun penis te raken om sperma over te dragen en tegelijk de penis van de ander te ontwijken. Een dier dat zijn partner weet te raken, levert het sperma niet netjes af in diens vrouwelijke geslachtsopening, maar brengt het zo snel mogelijk ergens aan. Partners van de zeeplatworm Pseudobiceros bedfordi proberen het op elkaars huid te smeren. De zaadcellen vreten zich vervolgens naar binnen en zwemmen naar de eicellen toe. En parende exemplaren van de zeeplatworm Pseudoceros bifurcus spuiten het sperma bij elkaar in met een naaldvormige penis. Het is niet zachtzinnig, maar de wonden helen wel.

Zelfinjectie

Macrostomum hystrix voert ook zo’n duel uit, getuige de naaldvormige penis die hij heeft. Het wormpje is doorzichtig, dus onder de microscoop is zichtbaar waar sperma na een paring terecht is gekomen. Dat is meestal ergens in het onderlijf of in het midden, waar de eicellen zich bevinden.

De platworm kan ook zijn eigen eicellen bevruchten. Een goede optie is dat niet, want zelfbevruchting levert minder nakomelingen op dan een paring en hun overlevingskans is kleiner, hebben Steven Ramm en collega’s laten zien. Maar een diertje dat geen soortgenoten ontmoet en dus geen sperma dreigt te ontvangen, gaat er uiteindelijk toch toe over: beter weinig nakomelingen dan helemaal geen. Hij moet dan zijn sperma bij zichzelf injecteren, anders bereikt het zijn eicellen niet.

Gekke plaats

Nu meldt Ramm dat de diertjes het sperma op een wel heel merkwaardige plaats bij zichzelf inspuiten: hij vindt het sperma na een zelfbevruchting meestal terug in de kop!

Het klinkt gruwelijk, maar kennelijk kunnen de platwormen met hun penis, die helemaal achteraan zit, alleen hun kop bereiken. Het is een gekke plaats voor bevruchting – maar het kan niet anders. En het werkt.

Willy van Strien

Foto: Macrostomum hystrix; de bollen zijn bevruchte eitjes die zich ontwikkelen. Lukas Schärer

The Universe News bespreekt het onderzoek
Zo ziet het penisduel van Pseudobiceros bedfordi er uit; de platwormen hebben een dubbele penis.

Bronnen:
Ramm, S.A., A. Schlatter, M. Poirier & L. Schärer, 2015. Hypodermic self-insemination as a reproductive assurance strategy. Proc. R. Soc. B 282: 1811. Doi: 10.1098/rspb.2015.0660
Ramm, S.A., D.B. Vizoso & L. Schärer, 2012. Occurrence, costs and heritability of delayed selfing in a free-living flatworm. Journal of Evolutionary Biology 25: 2559–2568. Doi: 10.1111/jeb.12012
Michiels, N.K. & L.J. Newman, 1998. Sex and violence in hermaphrodites. Nature 391: 647. Doi: 10.1038/35527

Zebramangoesten ontketenen oorlog om incest te vermijden

Zebramangoesten leven vaak in groepen waar iedereen familie van elkaar is. Dan is het moeilijk om incest te vermijden. Toch weten de dieren inteelt aardig te beperken, ontdekten Hazel Nichols en Jennifer Sanderson.

Jongen die uit nauw verwante ouders worden geboren, zijn gemiddeld minder gezond dan jongen van ouders die geen naaste familie van elkaar zijn. Dat is een probleem voor zebramangoesten.
Deze kleine roofdieren, verwant aan stokstaartjes, leven in hechte familiegroepen. Jonge dieren blijven wonen in de groep waarin ze zijn geboren totdat ze al lang en breed volwassen zijn en vaak zelfs levenslang. Immigranten accepteert een groep niet. En zo kan het gebeuren dat iedereen familie van elkaar is: vader of moeder, opa of oma, zoon of dochter, kleinzoon of kleindochter, broer of zus, oom of tante, neef of nicht. Incest is onvermijdelijk.

Toch weten de dieren er nog het beste van te maken, laten Hazel Nichols en Jennifer Sanderson zien. Beiden behoren tot een team van onderzoekers dat al twintig jaar een populatie zebramangoesten in Oeganda intensief bestudeert. De populatie telt meerdere familiegroepen van gemiddeld twintig individuen. De onderzoekers kennen de dieren individueel en dankzij dna-onderzoek kennen ze ook de familierelaties.

Stiekem paren

Drie tot vier keer per jaar worden de vrouwen van een groep tegelijk vruchtbaar. De dominante, oudere mannen nemen een of enkele vruchtbare vrouwen onder hun hoede, paren met hen en proberen te voorkomen dat een ander dat ook doet.
De mannen eigenen zich niet zomaar partners toe, laat Sanderson zien, maar kiezen vrouwen uit de groep aan wie ze het minst nauw verwant zijn. Vrouwen op hun beurt hebben seks met hun bewaker. Maar stiekem paren ze vaak ook met andere mannen. En als ze dat doen, dan zoeken ze mannen uit die in de familiestamboom verder van hen af staan dan hun vaste partner. Zo weten mannen en vrouwen ernstige incest te beperken.

En er is nog iets dat meer zoden aan de dijk zet. Vrouwen zorgen regelmatig voor echt vers bloed: een op de vijf jongen heeft een vader die niet tot de groep behoort.

Oorlog

Maar daar moeten de dames veel voor over hebben. Ze kunnen niet zomaar naar een andere groep gaan, daar een man uitkiezen en met hem paren. De groepen verdedigen hun territorium fel tegen elkaar en dulden geen enkele indringer.
Er is alleen kans om met een vreemde man in contact te komen tijdens een oorlog, die plaats vindt als de groepen vechten om voedsel of om grondgebied. Dat gaat er zeer gewelddadig aan toe. Er vallen doden en gewonden, onder vrouwen net zo veel als onder mannen en het allermeest onder onvolwassen dieren. Te midden van de chaos proberen vrouwen van beide partijen dan te paren met een man uit het vijandelijke kamp.
De kans op een confrontatie tussen twee groepen is groter als de vrouwen in een van de twee groepen vruchtbaar zijn. Vers bloed lijkt dus een motief te zijn om een oorlog te ontketenen, naast de behoefte aan voedsel en grondgebied.

Nichols constateerde dat de jongen die uit een paring buiten de groep worden geboren een grotere kans hebben om de eerste weken te overleven. Ze blijken inderdaad gezonder. Maar moeten vrouwen daarvoor het risico nemen dat ze sneuvelen? Dat hun nog onvolwassen jongen de dood vinden? Dat de groep leden verliest en daardoor een slechtere positie heeft bij toekomstige gevechten om voedsel en grondgebied?

Incest

De vrouwen blijken die kosten goed tegen de baten af te wegen. Ze sturen pas aan op oorlog als er in hun eigen groep alleen nauwe verwanten leven.
Dat is namelijk niet altijd zo.
De meeste groepen ontstaan als een club mannen fuseert met een club vrouwen. Zo’n mannenclub is gezamenlijk uit een familiegroep vertrokken of weggestuurd. Deze mannen zijn allemaal vader, opa, zoon, kleinzoon, broer, oom of neef van elkaar. Een loslopende vrouwenclub is verjaagd uit een familiegroep; vrouwen vertrekken nooit vrijwillig. De mannen uit de nieuwe fusiegroep zijn dus onderling verwant en de vrouwen ook, maar de mannen zijn geen naaste familie van de vrouwen. Van incest is binnen zo’n jonge groep geen sprake.
Een nieuwe groep kan ook ontstaan als een mannenclub een bestaande familiegroep aanvalt, de mannen verjaagt en met de vrouwen gaat samenleven. Ook dan zijn mannen en vrouwen geen familie van elkaar.

Kliek

Maar omdat de jongen in de groep blijven en zich voortplanten, en hun jongen later ook, ontstaat er langzaamaan een kliek waarin alle mannen verwant zijn aan alle vrouwen. Dan neemt de kans op incest toe, en daarmee de kans op minder gezond nageslacht. En dan doen vrouwen er verstandig aan om buiten de groep te paren – ook al gaat dat gepaard met bloedvergieten.

Dat is precies wat er gebeurt! In jonge groepen worden weinig jongen geboren waarvan de vader niet tot de groep behoort. Maar naarmate een groep ouder wordt, neemt het aantal jongen met een vreemde vader toe. Zo blijven ook vrouwen in oude familiegroepen gezonde jongen voortbrengen.

Willy van Strien

Foto: Jean Waldmann (Wikimedia Commons)

Bronnen:
Nichols, H.J., M.A. Cant, & J.L. Sanderson, 2015. Adjustment of costly extra-group paternity according to inbreeding risk in a cooperative mammal. Behavioral Ecology, 3 juli online. Doi:10.1093/beheco/arv095
Sanderson, J.L., J. Wang, E.I.K. Vitikainen, M.A. Cant & H.J. Nichols, 2015. Banded mongooses avoid inbreeding when mating with members of the same natal group. Molecular Ecology, 11 juni online. Doi: 10.1111/mec.13253
Nichols, H.J., M.A. Cant, J.I. Hoffman & J.L. Sanderson, 2014. Evidence for frequent incest in a cooperatively breeding mammal. Biol. Lett. 10: 20140898. Doi: 10.1098/rsbl.2014.0898
Nichols, H.J., N.R. Jordan, G.A. Jamie, M.A. Cant & J.I. Hoffman, 2012. Fine-scale spatiotemporal patterns of genetic variation reflect budding dispersal coupled with strong natal philopatry in a cooperatively breeding mammal. Molecular Ecology 21: 5348-5362. Doi: 10.1111/mec.12015
Cant, M.A., E. Otali & F. Mwanguhya, 2002. Fighting and mating between groups in a cooperatively breeding mammal, the banded mongoose. Ethology 108: 541-555. Doi: 10.1046/j.1439-0310.2002.00795.x

Uitgeslapen koolmeesman komt bedrogen uit

Voor een mannelijke koolmees is het zaak om de dag vroeg te beginnen. Anders is de kans groot dat zijn partner vreemd gaat en hij zich straks uit de naad kan werken voor jongen die niet van hem zijn, blijkt uit onderzoek van Timothy Greives en collega’s.

De belangrijkste tijd van de dag voor koolmezen in de broedperiode is de vroege ochtend, net voordat het licht wordt. Een vrouwtje legt dan een ei, en kort daarna moet het ei voor de volgende ochtend worden bevrucht. Ze heeft wat sperma in voorraad, maar ze kan ook opnieuw paren. Dan zal het verse zaad het ei waarschijnlijk bevruchten.
Ze kan zich natuurlijk tot haar partner wenden met haar spermawens, maar ze doet dat lang niet altijd. Vaak zoekt ze een buurman op die een betere erfelijke kwaliteit lijkt te hebben. Daar krijgt ze krachtiger jongen van.

Koolmezen lijken hierin op pimpelmezen. Ook een vrouwelijke pimpelmees gaat ’s morgens vroeg vaak buurten bij een aantrekkelijke buurman. En voor pimpelmezen hebben Angelika Poesel en collega’s negen jaar geleden achterhaald wat een aantrekkelijke man is: een kerel die zich ’s morgens als eerste laat horen, voordat ook de andere mannetjes los gaan in het ochtendkoor. Een vroege vogel dus. Na zo’n bezoekje kan de overspelige vrouw al terug zijn bij haar nest voordat haar partner actief is.

Goede keuze

Een vroeg zingende man is een goede keuze, schreef Poesel ook, want het zijn de oudere mannetjes die als eersten beginnen te zingen. En een oud mannetje is een bewezen overlever, dus waarschijnlijk van hoge kwaliteit. Mannetjes van twee jaar of ouder zetten de zang gemiddeld 6 minuten eerder in dan eenjarige mannetjes.
Een vroege vogel heeft door zijn populariteit niet alleen jongen bij zijn partner, maar ook bij andere vrouwtjes in de buurt. Hij boekt een groot voortplantingssucces.

Wakker

Nu laten Timothy Greives met een slim experiment bij koolmezen zien dat de vroege vogels nog een voordeel genieten: ze worden zelf minder vaak bedrogen door hun partners. De jongen in hun nest zijn meestal hun eigen jongen.
De onderzoekers brachten bij een aantal mannetjes implantaten in die het hormoon melatonine afgeven. Dat hormoon is betrokken bij het waak- en slaapritme, en het gevolg van een implantaat is dat de mannetjes ’s morgens 10 minuten later actief worden dan anders. Dat lijkt een klein verschil, maar het effect is groot: in het nest van deze late mannetjes ontdekten de onderzoekers meer jongen van een andere vader dan in het nest van mannetjes die op de gewone tijd wakker werden. Ze vonden dat door het erfelijk materiaal (dna) van ouders en jongen te analyseren.

Kwaliteit

Misschien hebben vrouwtjes van late vogels meer gelegenheid om ’s morgens even weg te glippen, of misschien schatten ze de kwaliteit van hun partner lager in en gaan ze daarom sperma halen bij een ander. Hoe dan ook: een langslaper is de pineut. Door de buitenechtelijke avontuurtjes van zijn partner zijn de jongen in zijn nest niet allemaal van hem. Maar hij brengt ze wel groot.

Een vroege man daarentegen valt dubbel in de prijzen: hij heeft jongen bij veel vrouwtjes en hij heeft zelf nauwelijks buitenechtelijke jongen in zijn nest.

Willy van Strien

Foto: Isfugl (Creative Commons)

Bronnen:
Greives, T.J., S.A. Kingma, B. Kranstauber, K. Mortega, M. Wikelski, K. van Oers, A.C. Mateman, G.A. Ferguson, G. Beltrami & M. Hau, 2015. Costs of sleeping in: circadian rhythms influence cuckoldry risk in a songbird. Functional Ecology, 4 juni online. Doi: 10.1111/1365-2435.12440
Poesel, A., H.P. Kunc, K. Foerster, A. Johnsen & B. Kempenaers, 2006. Early birds are sexy: male age, dawn song and extrapair paternity in blue tits, Cyanistes (formerly Parus) caeruleus. Animal Behaviour 72: 531- 538. Doi:10.1016/j.anbehav.2005.10.022