Zelf het geslacht bepalen van je nakomelingen. Mensen zouden er heel wat voor over hebben, juweelwespen (Nasonia vitripennis) kunnen het van nature. Het twee tot drie millimeter grote sluipwespje parasiteert de poppen van vliegen. Door vlak voor het leggen van het eitje ervoor te kiezen om wel of geen zaadcel toe te laten kan het geslacht worden beïnvloed. Na bevruchting met een zaadcel ontstaat een vrouwtje, zonder zaadcel een mannetje. Dit systeem staat bekend als haplodiploïde geslachtsbepaling: mannetjes hebben altijd een enkele set chromosomen (haploïd genoom) terwijl vrouwtjes er twee hebben (diploïd genoom).
Welke moleculaire factor aan de basis ligt van deze t-splitsing naar het mannelijke of het vrouwelijke ontwikkelprogramma is een van de vragen die de Groningse evolutiebioloog Leo Beukeboom probeert te beantwoorden. Beukeboom: ‘We weten in ieder geval dat het een maternaal effect is: een eiwit wordt door de vrouwtjeswesp in het eitje gestopt. Daardoor raakt het genoom zodanig ingeprint dat – zonder bevruchting – een mannetje ontstaat. Je hebt bevruchting nodig – een niet ingeprint genoom van het mannetje – om een dochter te krijgen.’
Maar uit onderzoek aan een natuurlijke mutant blijkt dat er soms uitzonderingen op de regel mogelijk zijn. Bij de juweelwesp kunnen haploide vrouwtjes ontstaan. Dit unicum leverde Beukeboom een publicatie op in Science van 12 januari.
Hengelaars
Van zijn voormalige promotor, John Werren, kreeg Beukeboom een mutante juweelwespenlijn, waarbij tien procent van de nakomelingen met zowel mannelijke als vrouwelijke kenmerken worden geboren. Beukeboom: ‘Het moet een mutant zijn die een inprintingsdefect heeft, die gaan we dus gebruiken om het geslachtsbepalingsmechanisme op te helderen.’
Verhoging van de kweektemperatuur en de leeftijd van de mutante juweelwesp verhoogt het aantal halploide vrouwtjes dat wordt geboren – nog een bewijs dat het gaat om een epigenetisch mechanisme. Overigens hebben deze mutanten een sterk verlaagde vruchtbaarheid. ‘Het is verbazingwekkend dat zo’n mutant in de natuur voorkomt, je zou verwachten dat zo’n eigenschap snel verdwijnt. Geslachtbepaling moet zeer stabiel zijn: het moet of een mannetje worden of een vrouwtje leveren. Iets er tussenin is niet productief.’
Beukeboom heeft inmiddels met behulp van de mutant een genetische factor gelokaliseerd op chromosoom 4. ‘We hebben geluk dat binnenkort de genoomkaart van Nasonia vitripennis klaar is. Het sequencen is ruim een jaar geleden gestart. Dat zal ons onderzoek zeker vergemakkelijken.’
Er wordt al zestig jaar onderzoek gedaan met dit beestje. Bij 25 graden kunnen in twee weken honderden nakomelingen per ouderdier worden geproduceerd. Beukeboom: ’We kweken ze gewoon op poppen van de vliegenlarven die hengelaars ook gebruiken. Per pop komen er twintig tot veertig juweelwespen tevoorschijn.
De genoomkaart zal ook de juweelwesp als modelsysteem populairder maken – het insect is een welkome aanvulling op Drosophila-onderzoek, aldus Beukeboom. ‘Geregeld blijkt Drosophila een uitzondering op de evolutionaire regel, als je kijkt naar de verwantschap met zoogdieren. Het is dus goed om meerdere modelsystemen te onderzoeken.’