DOOR STEIJN VAN SCHIE - FOTO'S: HUGO DARRAS & SASITORN HASINn - 07-04-2023 - Entomologie
Een werker en twee mannetjes hazewindmieren (Anoplolepis gracilipes), een soort die een complete nieuwe vorm van voortplanting kent. Foto: Hugo Darras
Als de fusie tussen gameten mislukt, ontwikkelt de eicel van hazewindmieren zich altijd tot mannen met genetisch twee verschillende cellen.
Mannelijke hazewindmieren bestaan volledig uit haploïde cellen, waarbij elk individu altijd twee verschillende genetische varianten bezit: cellen met een R-chromosoom óf met een W-chromosoom. Het maakt de mannen tot chimeren die ontstaan via een obligate en nooit eerder beschreven vorm van seksuele voortplanting. Dat concluderen zes evolutiebiologen 7 april in Science.
NORMALITER
Het ontstaan van chimeren in het dieren- en plantenrijk was vooralsnog alleen beschreven bij zeldzame afwijkingen tijdens de ontwikkeling. Normaliter versmelten bij seksuele voortplanting de haploïde eicel en zaadcel tot een diploïde zygote. De eencellige zygote met twee chromosomen ontwikkelt zich vervolgens tot een individu met genetisch identieke cellen. Chimeren – individuen met genetisch verschillende cellen – zijn eerder beschreven bij onder meer klauwaapjes en mensen, maar altijd als aberratie en niet als een wezenlijk onderdeel van de reproductie. Dat blijkt nu wel het geval bij hazewindmieren (Anoplolepis gracilipes).
Werkers van de hazewindmier hoeden en melken bladluizen. Foto: Sasitorn Hasin
Bij eerdere genetische studies aan A. gracilipes kwamen al onverklaarbare curiositeiten aan het licht. Daarom onderwerpen de biologen de mieren nu aan een grootschalige genetische analyse: ze genotyperen 16 loci van 53 koninginnen en 91 werkers, afkomstig van 14 verschillende locaties in Zuidoost-Azië.
Daaruit blijkt dat een eitje dat wordt bevrucht door een spermacel met chromosoom R zich altijd ontwikkelt tot een koningin met genotype RR. Bij bevruchting met een W-spermacel zijn er echter twee opties. Wanneer de gameten fuseren ontstaat er een diploïde en sterk heterozygote vrouwelijke werker met genotype RW. Als de fusie mislukt, ontwikkelt het eitje zich echter tot een haploïde en chimerische man: cellen hebben een R-óf W-chromosoom. De verdeling van de genetisch verschillende cellen blijkt bovendien niet gelijkmatig verdeeld over het lichaam. W-cellen zitten met name in het sperma en R-cellen vooral in de rest van de weefsels.
VEELBELOVEND
‘De W-cellen winnen op de een of andere manier de competitie van de R-cellen als het gaat om hun relatieve bijdrage aan de kiembaan; voor de uiteindelijke fitness van een genotype is dat van belang’, schrijft de Amerikaanse evolutiebioloog Daniel Kronauer in een bijgevoegde Science-perspective. Hoe dit tot stand komt, is volgens hem een veelbelovend onderzoeksgebied voor de toekomst.
Werkers van de hazewinmier slepend met een prooi. Foto: Sasitorn Hasin
Verder denkt Kronauer dat deze vorm van voortplanting mogelijk heeft bijgedragen aan de succesvolle invasies van deze destructieve mierensoort op Christmaseiland en in andere tropische en subtropische gebieden: ‘Een mogelijk voordeel is dat een enkele bevruchte koningin alle genetische informatie kan dragen die nodig is om het systeem in stand te houden. Het feit dat RW-hybriden zich ontwikkelen tot niet-reproducerende werkers voorkomt vermenging tussen R- en W-genomen en daarmee genetische bottlenecks en inteeltdepressie.’