Wetenschap

Girl power bij wespen

De bacterie die mannen vervangt

Een bacterie kan het geslacht van hele wespenstammen bepalen. Wanneer de moeder ermee geïnfecteerd is, legt ze eieren die zich alleen nog maar tot dochters ontwikkelen, ontdekte RUG-onderzoekster Elzemiek Geuverink.
Door Leoni von Ristok / Foto’s Traci White

Een bacterie kan het geslacht van hele wespenstammen bepalen.

Dit blijkt uit het promotieonderzoek van Elzemiek Geuverink, dat zij uitvoerde aan de Faculty of Science and Engineering van de RUG.

Sluipwespen hebben geen geslachtschromosomen. Het genetische verschil tussen de geslachten zit ‘m in de hoeveelheid chromosomensets.

Normaal gesproken krijgt moeder wesp alleen dochters als ze eieren bevrucht. Uit onbevruchte eieren ontwikkelen zich zonen.

Wanneer de moeder geïnfecteerd is met een bepaalde bacterie, krijgt zij zonder bevruchting alleen nog maar dochters.

De bacterie manipuleert het vrouwtje zo dat ze allemaal eieren legt met de geactiveerde vorm van een gen dat voor zorgt voor de ontwikkeling tot vrouw.

Sluipwespenvrouwtjes leggen hun eieren in fruitvliegenlarven, die vervolgens door de sluipwespenlarven van binnenuit worden opgegeten.

Sluipwespen kunnen op die manier fruitvliegenplagen bestrijden. Geïnfecteerde stammen doen dit effectiever aangezien die meer vrouwen hebben.

Leestijd: 7 minuten (1275 woorden)

Een bacterie die het geslacht van nakomelingen bepaalt en mannen zelfs totaal overbodig maakt. Het klinkt misschien een beetje gek en onnatuurlijk, geeft Geuverink toe. Maar, zo zegt ze, dat is wel wat er gebeurt in de natuur.

‘Daar leven hele wespenstammen die puur uit vrouwtjes bestaan’, aldus de onderzoekster. ‘Sommige soorten hebben hun geslachtsdelen in de loop van duizenden jaren zelfs helemaal verloren.’ Het resultaat? Allemaal vrouwtjes die alleen maar meer vrouwtjes produceren, zonder dat er daarbij ook maar één wespenman aan te pas komt.

Chromosomen

Dat dit überhaupt kan, komt door de manier waarop de wespen zich voortplanten en het geslacht van hun nakomelingen bepalen. Anders dan bij mensen hebben zij geen specifieke geslachtschromosomen. Het genetische verschil tussen de geslachten zit ‘m in de hoeveelheid chromosomensets.

Wespenmannen hebben één chromosomenset in elke cel, dus één exemplaar van elk chromosoom. In vaktermen heet dat haploïd. Wespenvrouwen hebben twee chromosomensets, dus twee exemplaren van elk chromosoom. Zij zijn diploïd.

Even voor de duidelijkheid: we hebben het hier over minuscule sluipwespjes, die ongeveer even groot zijn als fruitvliegen. Deze wespjes leven niet in sociale structuren met een specifieke taakverdeling, zoals bijvoorbeeld bijen en mieren die hebben. ‘Je hebt niets aan die mannetjes, behalve dat ze met de vrouwtjes paren’, lacht Geuverink. Eind maart promoveerde ze op haar onderzoek aan de Faculty of Science and Engineering.

Vrouw is baas

Bij de sluipwespen bepaalt de vrouw het geslacht van haar nakomelingen: na de seks slaat het wespenvrouwtje het ontvangen sperma op in een soort ingebouwd zakje. Daarmee kan ze vervolgens haar eitjes bevruchten. Of niet. Onbevruchte eieren zijn haploïd en ontwikkelen zich automatisch tot zonen. Met de bevruchting voegt de moederwesp een zaadcel en daarmee dus een tweede set chromosomen toe aan het ei. In dat geval komt er uiteindelijk een dochter uit het ei.

Maar dat vrouwen zich van mannen onderscheiden doordat zij twee chromosomensets hebben en mannen maar één, verklaart nog niet waarom een diploïd ei per se een dochter oplevert.

Feminizer

Want hoe kan het dat twee identieke chromosomen samen een ander effect hebben dan één? Kort gezegd komt dat doordat genen op een chromosoom niet alleen aan- of afwezig zijn, maar ook in- of uitgeschakeld kunnen zijn. En soms gaan genen alleen aan als ze met z’n tweeën zijn. Het is een beetje zoals bij het syndroom van Down, oftewel trisomie-21. Trisomie-21 wordt veroorzaakt doordat er in plaats van twee, dríe exemplaren van chromosoom-21 in de cellen van mensen met het Downsyndroom zitten.

Een gen op het ene chromosoom kan bijvoorbeeld zijn ‘parallel-gen’ op het andere chromosoom aanzetten. En soms kan alleen uit de combinatie van twee genen een functioneel eiwit komen dat daadwerkelijk effect heeft op de ontwikkeling. Een teveel van een eiwit kan juist weer voor een afwijkende ontwikkeling zorgen.

Het gen dat bij veel insecten zorgt dat ze zich tot vrouw ontwikkelen, heet – heel toepasselijk – feminizer. Op een ‘alleenstaand’ chromosoom staat de feminizer uit, wat resulteert in een zoon. In combinatie met een tweede chromosoom gaat de feminizer aan: het ei ontwikkelt zich dan tot een vrouw.

Vijandelijke overname

Nu zijn er bacteriën, Wolbachia genoemd, die het hele natuurlijke proces van geslachtsbepaling in de war gooien, of zelfs overnemen. Wanneer zij een vrouwtje infecteren, zal dat vrouwtje alleen nog maar dochters produceren. Dat doet ze bovendien zonder zaadcellen en bevruchting, aseksueel dus. ‘Als wespen aseksueel zijn, hebben ze ook geen interesse meer in seks en vliegen ze gewoon weg bij een mannetje’, vertelt Geuverink. De bacterie neemt dus de rol over van de man die nodig was om dochters te produceren.

Dat doet de bacterie niet door een tweede set chromosomen aan de eieren toe te voegen, zoals je misschien zou verwachten, maar door het vrouwtje op een ander niveau te manipuleren. Ze zorgt ervoor dat het vrouwtje allemaal diploïde eieren legt met een geactiveerde vorm van het feminizer-gen. Uit die onbevruchte eieren ontwikkelen zich dus allemaal dochters. Mannen worden dan niet meer gemaakt, maar zijn ook overbodig geworden.

Geïnfecteerde moeders geven de bacterie door en krijgen geïnfecteerde dochters die eveneens weer alleen maar dochters krijgen. Zo ontstaan er soms hele stammen wespen die puur uit vrouwen bestaan.

Gruwelijke praktijken

Maar wat is nu eigenlijk het probleem? De vrouwtjes in geïnfecteerde wespenstammen zijn allemaal klonen van elkaar. Daardoor is er dus geen genetische variatie en kan het gebeuren dat een stam volledig wordt uitgeroeid, bijvoorbeeld als er een ziekte uitbreekt waartegen ze niet bestand zijn, aldus Geuverink. Als de leden van een stam meer van elkaar verschillen, kunnen een paar de ziekte misschien wél aan, waardoor de stam kan overleven.

Maar geïnfecteerde wespenstammen hebben ook zo hun nut. Zo kunnen ze helpen ongedierteplagen effectiever te bestrijden. Wespenvrouwtjes leggen hun eitjes bijvoorbeeld in de larven van fruitvliegen. Uit die eieren komen de wespenlarven en die eten vervolgens de fruitvliegenlarven van binnenuit op. ‘Dat is een vrij gruwelijk systeem’, vindt Geuverink. ‘Er zijn verschillende wespensoorten die op verschillende insecten parasiteren. Maar de soorten die ik onderzoek, zitten speciaal op fruitvliegenlarven.’

Door dergelijk insectenparasitisme ontwikkelen zich vervolgens minder (of geen) fruitvliegen. Wespenmannen leggen geen eitjes en zijn daarom waardeloos voor ongediertebestrijding. ‘Mannetjes hebben geen impact op hun gastheer. Het zijn alleen de vrouwtjes die eieren leggen en zo impact uitoefenen op het ecosysteem.’ Een volk van alleen maar vrouwtjes eet veel meer fruitvliegenlarven en is dus veel effectiever in het bestrijden van fruitvliegen.

Op dit moment wordt Europa geplaagd door de suzuki-fruitvlieg, de Japanse verwant van onze inheemse fruitvlieg. Inheemse fruitvliegen eten overrijp fruit en kunnen wel irritant zijn, maar zorgen verder niet voor grote problemen. De Japanse verwant daarentegen gaat af op vers fruit en kan zo hele fruitoogsten verwoesten. De suzuki-fruitvlieg is bovendien sterker en kan zich dus succesvol verdedigen tegen wespenlarven die fruitvliegenlarven eten. De inheemse wespen kunnen deze plaag daarom niet bestrijden.

Gelukkig hebben ook de inheemse wespen sterkere, aseksuele verwanten uit Japan. Het lijkt daarom erg aanlokkelijk om een Japanse wespenstam te gebruiken. Of om de inheemse wespen te infecteren met de bacterie, ze aseksueel te maken en ze vervolgens los te laten op de Japanse fruitvlieg. Maar dat kan niet zomaar.

Wespen op een strip

Geïnfecteerde sluipwespen vormen veelbelovende alternatieven voor ongediertebestrijding. De hoop is dat je uiteindelijk niet alleen maar wespen tegen fruitvliegen kan inzetten, maar ook andere insecten en mijten tegen andere ongedierteplagen. Inheemse sluipwespjes kun je al in de vorm van wespenpoppen op een strip bestellen en uitzetten in je tuin. ‘Maar je wilt natuurlijk niet al te snel soorten uit Japan hier in Nederland loslaten. Met het introduceren van geïnfecteerde wespen, en vooral exoten, moet je voorzichtig zijn’, waarschuwt Geuverink. ‘In theorie klinkt het mooi natuurlijk, maar wat in het laboratorium werkt, kan in het wild heel anders uitpakken.’

Er zijn genoeg voorbeelden waarbij exotische soorten werden uitgezet om een inheemse plaag te bestrijden. En die ineens het hele ecosysteem veranderden, omdat ze in die nieuwe omgeving bijvoorbeeld een andere prooi ontdekten. Omdat exoten in een nieuwe habitat bovendien vaak geen natuurlijke vijanden hebben, kunnen zijzelf snel uitgroeien tot een plaag. Voordat manipulerende bacteriën gericht ingezet kunnen worden als ongediertebestrijders, moeten de onderzoekers dus nog heel wat uurtjes in hun lab doorbrengen.

English

LAAT EEN REACTIE ACHTER

Reacties met een link worden beoordeeld en kunnen worden geweigerd. / Comments containing a link will be reviewed and may not be published.

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in