Feromoonblokkade voorkomt dat sprinkhanen zwermen

Twee sleutel-enzymen verraden hoe treksprinkhanen hun ‘zwermferomoon’ in hun achterpoten maken, en hoe die productie stil te leggen is.

Chinese onderzoekers hebben het zwermgedrag van treksprinkhanen onderdrukt door de synthese van het feromoon te blokkeren dat zorgt voor hun onderlinge aantrekkingskracht. In Nature van 25 juni ontrafelen de biochemici eerst deels de biosynthese van het feromoon, om vervolgens enzymremmers te identificeren die de productie ervan lamleggen. Mogelijk kan de strategie het zware pesticidengebruik helpen terugdringen van sprinkhanenplagen, die regelmatig oogsten verwoesten in Afrika en Azië.

Treksprinkhanen (Locusta migratoria) schakelen afhankelijk van hun omgeving tussen twee gedragsvormen: een solitaire fase waarin ze soortgenoten mijden, en een gregaire of ‘zwermende’ fase waarin ze massaal samenscholen. Die omschakeling wordt deels gestuurd door aanraking, maar ook door geur. Een van de belangrijkste signaalstoffen daarbij is 4-vinylanisole (4VA), een vluchtige verbinding waarvan sinds 2020 bekend is dat die de onderlinge aantrekkingskracht versterkt. Door hongerige en net gevoede sprinkhanen met elkaar te vergelijken, achterhaalden de onderzoekers dat de productie van 4VA samenhangt met voedselinname: de insecten zetten het aminozuur fenylalanine, afkomstig uit hun plantaardige voeding, door middel van chemische reacties stapsgewijs om in het feromoon.

Schematische voorstelling van de biosynthese (en mogelijke interventie, rechtsboven) van het zwermferomoon 4-vinylanisole (4VA). Illustratie: Kang Le Lab, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China.

Aangezien sprinkhanen in de gregaire fase 4VA voornamelijk via hun achterpoten uitscheiden, verzamelden en analyseerden de onderzoekers vervolgens rna uit de achterpoten van zwermende dieren en vergeleken genexpressiepatronen met die van solitaire soortgenoten. Zo identificeerden ze twee enzymen die actief zijn bij de aanmaak van 4VA: 4VPMT1 en 4VPMT2, beide behorend tot de familie van methyltransferases, enzymen die methylgroepen toevoegen en zo geurstoffen vormgeven. Bij sprinkhanen waarin deze enzymen uitgeschakeld waren, viel de productie van 4VA vrijwel stil en bleef zwermgedrag uit.

Dit is echter geen reële optie om grootschalig in het veld toe te passen. Daarom bepalen de biochemici de driedimensionale structuur van 4VPMT2 met röntgenkristallografie, en screenen vervolgens duizenden kleine moleculen op hun vermogen om het enzym te blokkeren. De organische verbinding 4-nitrofenol bind het best en remt de enzymactiviteit nagenoeg volledig.

STARTPUNT

De stof zelf is milieubelastend, maar dient als startpunt om vriendelijkere varianten te zoeken. Enkele remmers blijken bij toediening via het voedsel de 4VA-productie in levende sprinkhanen met 80 procent te drukken. In gedragsexperimenten verliezen zwermsprinkhanen daardoor hun onderlinge aantrekkingskracht, terwijl solitaire sprinkhanen niet meer op groepsvorming overstappen.

‘Dit is zonder meer een elegante studie, die weer iets meer inzicht geeft op een deel van dit zeer complexe proces’, oordeelt Jozef Vanden Broeck, sprinkhanenexpert aan de KU Leuven. ‘Maar dit deelproces is vermoedelijk wel soortspecifiek: er zijn verschillende soorten treksprinkhanen en die zijn niet heel nauw aan elkaar verwant. De mechanismen die leiden naar zwermgedrag zijn bij hen mogelijk meerdere keren los van elkaar geëvolueerd – ook bij de nog veel destructievere woestijnsprinkhaan. Ook vraag ik mij af hoe je die enzymremmers uiteindelijk veilig en efficiënt kan gaan inzetten om in veldcondities het gedrag van die enorme rondtrekkende zwermen om te keren. Deze studie brengt hoop, maar een praktische oplossing is er nog niet onmiddellijk.’

Zie ook:
-Agencies race to prevent new food crisis as (desert) locusts return to northern Africa - Mongabay, 3 juli 2025
-Locust Watch - FAO-Portal met voorspellingen en vroege waarschuwingen rond woestijnsprinkhanen