Gescheiden geslachten

Brandmier kloont zich liever

Twee koninginnen van de kleine brandmier zorgen samen met de veel kleinere werksters voor de eitjes. [Foto: Christian Koenig, copyright Nature]
Zoom
Twee koninginnen van de kleine brandmier zorgen samen met de veel kleinere werksters voor de eitjes. [Foto: Christian Koenig, copyright Nature]

De tropische kleine brandmier heeft een unieke manier van voortplanting ontwikkeld. De oorlog tussen de seksen is er zover doorgevoerd dat de mannetjes en vrouwtjes als gescheiden soorten beschouwd kunnen worden. “Veel extremer kan het niet”, vindt bioloog Leo Beukeboom.

Het moet een lastige klus geweest zijn, want de kleine brandmier heet niet voor niets zo. Het twee millimeter kleine beestje is vanuit Zuid-Amerika verspreid naar ondermeer Afrika en tal van (sub-)tropische eilanden rondom de wereld. En overal is het diertje berucht om zijn pijnlijke steek, die grote rode bulten veroorzaakt. De Franse bioloog Denis Fournier en zijn collega’s hebben zich er niet door laten afschrikken. In Frans Guyana, naast Suriname, plunderden ze maar liefst 34 nesten, waar ze gemiddeld vier koninginnen uithaalden en acht werksters. In één van de nesten troffen ze ook negen jonge koninginnen aan. Van de mannetjes geen spoor, alleen poppen en het sperma dat de koninginnen nog van hen bij zich droegen. Vervolgens maakten de onderzoekers genetische profielen aan om de familieverbanden in kaart te brengen. In het wetenschapsblad Nature doen ze deze week verslag van hun verrassende bevindingen. De genetische variëteit is namelijk bijzonder klein bij deze mieren. Zo zijn in 33 van de 34 nesten de koninginnen genetisch identiek en ook gelijk aan de jonge koninginnen. Koninginnen uit eenzelfde nest dragen identiek sperma met zich mee, en eenzelfde sperma komt in verschillende nesten voor. De steriele werksters zijn de enigen met genetische variëteit. Al met al een bijzondere genetische puzzel, die op een zeer ongebruikelijke manier van voortplanting wijst. Normaal gaat het bij mieren zo dat mannetjes (die slechts één set chromosomen hebben) sperma inbrengen bij een koningin. Een koningin heeft een dubbele set chromosomen, haar eitjes bevatten een enkele set. Bevruchte eitjes ontwikkelen zich ofwel tot werksters of tot toekomstige koninginnen. Die dragen dan een dubbele set genen, waarvan de helft van de vader en de helft van de koningin-moeder afkomstig zijn. Uit onbevruchte eitjes (met één enkele set genen van de koningin) ontwikkelen zich nieuwe mannetjes. Zo vindt er een continue uitwisseling van genen plaats tussen de mannelijke en de vrouwelijke lijn. Immers, niet-bevruchte eitjes met uitsluitend genen van de koningin vormen de volgende generatie mannetjes. En nieuwe koninginnen danken de helft van hun set chromosomen aan hun vader. Niet zo bij de kleine brandmier. Daar is de nieuwe generatie koninginnen genetisch identiek aan hun moeder; mannetjes hebben er niks in de melk te brokkelen. De koninginnen hebben er de voorkeur aan gegeven zichzelf te klonen. Ze doen dat met een speciaal ei dat niet één maar twee sets chromosomen bevat. Daarmee hebben ze de mannetjes buiten spel gezet. De mannetjes hebben op hun beurt wraak genomen. Ook zij klonen zichzelf, maar daar hebben ze wel de koningin voor nodig. De kleine mierenneukers insemineren de koningin en uit de bevruchte eitjes ontstaan, net als bij andere mieren, de werksters. Maar ook, en dat is uniek, mannelijke klonen. Op de een of andere manier werken mannelijke chromosomen die van de koningin eruit, waarna het ei zich verder ontwikkelt tot mannelijke kloon. De eliminatie van het genoom van één van de ouders is eerder beschreven bij vissen, amfibieën en insecten, maar nog nooit bij mieren. Bovendien was het tot nu toe altijd het mannelijke genoom dat werd uitgeschakeld. “Dit is echt nieuw”, reageert de Groningse bioloog Leo Beukeboom. Hij is net met een e-mail bezig aan de onderzoekers, want er zit hem toch iets dwars. “Hoe kan het dat bij een klein deel van de eitjes het mannelijke genoom eruit gekieperd wordt, en bij de rest niet. Al die eitjes zijn toch gelijk. Dat snap ik niet. Ik ben benieuwd wat ze daarover te melden hebben.” “Het resultaat zijn gescheiden mannelijke en vrouwelijke lijnen die, hoewel ze elkaar kruisen in de productie van steriele werksters, nooit vermengd worden”, vat evolutionair bioloog David Queller uit Houston het onderzoek samen in een begeleidend artikel. “Misschien moeten we ze als gescheiden soorten beschouwen. Als de vrouwtjes ‘Wasmannia auropunctata’ blijven, dan moeten we de mannetjes misschien maar ‘Wasmannia mars’ noemen”, suggereert Queller naar voorbeeld van de succesvolle boekenreeks ‘Vrouwen komen van Venus, mannen van Mars’ van John Gray. “Ja, dat is een beetje een woordspelletje”, vindt Beukeboom. Organismen behoren tot dezelfde soort als er genetische uitwisseling plaats kan vinden, maar bij klonen is dat niet meer het geval. “Maar dan moet je ook ieder stekje een nieuwe soort gaan noemen. En wat te denken van platwormen, sprinkhanen, wespen en hagedissen die zich ook ongeslachtelijk kunnen voortplanten.” Het soortbegrip sluit niet aan bij klonale voortplanting. “We willen de natuur graag in hokjes indelen”, constateert Beukeboom, “maar soms past dat niet.” Jos Wassink Denis Fournier, Arnoud Estoup, Jerome Orivel, Laurent Keller: “Clonal reproduction by males and females in the little fire ant”, Nature, Vol. 435, 30 juni 2005, p. 1230 – 1234 David Queller: “Males from Mars”, Nature, Vol. 435, 30 juni 2005, p. 1167 – 1168