Je leest:

Het nut van mannen

Het nut van mannen

De meeste insectensoorten planten zich seksueel voort: een mannetje bevrucht een vrouwtje en het vrouwtje legt eitjes waaruit vruchtbare nakomelingen komen, zowel mannetjes als vrouwtjes. Sommige soorten raken echter besmet met een bacterie die ervoor zorgt dat het vrouwtje enkel vrouwelijke nakomelingen voortbrengt. De soort plant zich dan dus alleen nog aseksueel voort. De bacterie heeft daar voordeel van, want hij kan zichzelf namelijk alleen verspreiden via vrouwtjes. Dr. Ken Kraaijeveld gaat de komende vier jaar met een Veni-subsidie onderzoeken wat de voor- en nadelen van deze aseksuele voortplanting. Hij doet dat aan de sluipwespensoort Leptopilina clavipes die algemeen voorkomt op Nederlandse zandgronden. Hij stelt zich daarbij de vraag wat het nut van mannen is.

‘Je zou kunnen stellen dat seksualiteit, omdat die zich later in de evolutie heeft ontwikkeld, daarvan een verworvenheid is. De eerste organismen waren eencelligen die geen seksuele voorplanting kenden. Toch vond waarschijnlijk al heel snel uitwisseling van genetisch materiaal tussen individuen plaats. Dat is een vorm van seksuele voortplanting’, vertelt Kraaijeveld.

Sluipwesp

De Leptopilina clavipes waaraan Kraaijeveld onderzoek verricht is, zoals veel insecten, normaliter haplodiploïd: de mannetjes zijn haploïd, ze komen uit onbevruchte eitjes; de vrouwtjes zijn diploïd, die komen uit bevruchte eitjes.

Wanneer de soort besmet raakt met de bacterie Wolbachia, worden de haploïde eicellen diploïd, zodat er zonder bevruchting vrouwtjes uit de eitjes komen.

Van deze soort is er een aseksuele populatie in Nederland en een seksuele in Spanje. De vrouwtjes van de aseksuele populatie zijn geïnfecteerd met de bacterie Wolbachia die ze zo manipuleert, dat ze alleen nog vrouwtjes produceren. Van die aseksualiteit kunnen ze genezen worden.

Algemeen geldt bij seksuele voortplanting (bovenste figuur), zowel bij dieren en planten maar ook bij schimmels en gisten, dat erfelijke eigenschappen van een nakomeling afkomstig zijn van beide ouders. De helft van de eigenschappen komt van vader en de andere helft van moeder. Toeval bepaalt welke combinatie van erfelijke eigenschappen samenkomt in de nakomeling. Dit samenkomen van eigenschappen wordt recombinatie genoemd. In het geval van ongeslachtelijke voortplanting (onderste figuur) daarentegen, is een nakomeling een exacte kopie of kloon van zijn ouder. Nieuwe combinaties van eigenschappen kunnen alleen ontstaan als er een verandering of mutatie optreedt in het erfelijke materiaal. De kans dat een spontane mutatie (direct) een gunstige eigenschap zal opleveren is echter maar heel klein. Groot voordeel van ongeslachtelijke voortplanting is natuurlijk dat je geen partner nodig hebt. Een kleiner voordeel is dat áls een combinatie van gunstige eigenschappen is ontstaan dus eigenlijk alle nakomelingen van dat individu deze eigenschappen in het vervolg zullen hebben. Ben je perfect aangepast aan je omgeving, kun je zo voor die omgeving perfecte nakomelingen maken.

Klonen

Met zijn eerste onderzoeksvraag richt Kraaijeveld zich op de vraag waarom er mannen en vrouwen zijn. Theoretisch zou een aseksuele populatie van alleen vrouwen zich sneller moeten voortplanten dan een seksuele populatie die energie steekt in het nutteloos voortbrengen van mannen. Aseksuele voortplanting is in wezen een vorm van klonen. Vrouwtjes leggen eieren die niet bevrucht worden en waar alleen vrouwtjes uit komen. Dat is gunstig zolang de omstandigheden niet veranderen, want anders wordt het aanpassen veel moeilijker. Kraaijeveld: ‘Dat is een van de langstlopende verklaringen voor seksuele voortplanting. Waarschijnlijk klopt dit idee wel, maar het moet nog wel bewezen worden. Dat wil ik met dit project doen.’

Twee parende sluipwespen

Twee populaties

Kraaijeveld gaat testen of een seksuele populatie beter is in het aanpassen dan een aseksuele. ‘Daarvoor heb ik in het lab twee populaties nodig die genetisch exact gelijk zijn’, zegt hij. Ik heb nu een Spaanse seksuele en een Nederlandse aseksuele populatie, maar die zijn ook genetisch verschillend. Ik wil de Nederlandse populatie genezen van de bacterie. Dat gaat echter niet in een keer. De mannetjes die na de genezing uitkomen zijn in staat om te bevruchten, maar dat lukt op de een of andere manier niet bij de vrouwtjes. Ik wil de zonen van de genezen vrouwtjes uit Nederland gaan kruisen met de normale seksuele vrouwtjes uit Spanje. Die hybriden kruis ik dan weer met de genezen mannetjes uit de oorspronkelijk aseksuele populatie. Dan breng ik dus het genoom van een aseksuele lijn in een gezonde seksuele populatie.’

Generatie

Naast een genezen populatie fokken, wil Kraaijeveld proberen ook een gezonde populatie te besmetten met de Wolbachiabacterie. Op die manier zou hij ook een seksuele en aseksuele populatie met hetzelfde genetische materiaal kunnen creëren, maar dat is hem nog niet gelukt.

De sluipwesp heeft ongeveer een maand per generatie nodig. Kraaijeveld wil zeven generaties gebruiken om terug te kruisen. Voor het eigenlijke experiment wil hij zo’n tien tot vijftien generaties doorgaan. Na twee jaar kan hij dan de resultaten gaan analyseren.

De Wolbachiabacterie.

Kort leven

Kraaijeveld: ‘Ik ben vooral geïnteresseerd in de genetische oorzaken en gevolgen van seksuele en aseksuele reproductie. Sinds een aantal jaren wordt er onderzoek gedaan aan raderdiertjes (rotiferen) die al miljoenen jaren aseksueel zijn. Dat is bijzonder omdat de meeste aseksuele stammen evolutionair gezien maar een kort leven beschoren is. We gaan er meestal vanuit dat seksualiteit zich heeft ontwikkeld als strategie om zich beter te kunnen handhaven onder veranderende omstandigheden. Er zijn dus soorten die zich daar met succes aan onttrekken. Ik ben benieuwd of de effecten van het aseksuele gedrag binnen korte tijd terug te zien zijn.’

Getouwtrek

De tweede onderzoeksvraag van Kraaijeveld betreft het belangenconflict van mannen en vrouwen. Die belangen lopen lang niet altijd parallel. ‘Kunnen de mannetjes de vrouwtjes manipuleren, zodat ze niet meer paren met andere mannetjes’, vraagt Kraaijeveld zich af. ‘Voor vrouwtjes kan het paren met meerdere mannetjes juist een voordeel zijn. Dat is meestal een heel getouwtrek tussen de seksen. Als de populatie geïnfecteerd wordt, valt dat getouwtrek stil. Het is interessant om te kijken wat er is overgebleven van de manipulatiekwaliteiten van de mannetjes.’

Contraproductief

Het is eerder een gevolg dan een oorzaak, maar het kan op zijn beurt weer een oorzaak zijn voor het ontstaan van aseksualiteit, omdat het gevolg contraproductief is. Dat conflict kan een selectiedruk zijn tegen seksualiteit. Kraaijeveld: ‘Je hebt, kort samengevat, enerzijds het nut van seksuele voortplanting om flexibeler in de evolutie te kunnen staan en anderzijds het voordeel van aseksuele voortplanting omdat het minder energie kost.’

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Universiteit Leiden.
© Universiteit Leiden, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 januari 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.