Door Steijn van Schie - 28-03-2020 - Entomologie
Het mannelijke sluipwespenbrein verschilt nogal van het vrouwelijke. Met minutieuze chirurgische ingrepen legt student Aidan Williams die verschillen bloot.
'Oefening baart kunst. Zeker bij het ontleden van insectenhersenen. Ik was in het begin continu op zoek naar de juiste houding: een hand net iets meer naar voren of naar links, net iets meer steun onder de arm, een andere hoogte van de stoel of even een dubbele espresso. Allemaal om de perfecte steady hand te krijgen om de speciale structuren te isoleren die aan de basis liggen van de antennen van de parasitaire sluipwesp Nasonia vitripennis . Pas na 1,5 maand lukte dat een beetje en kon ik met mijn experimenten beginnen. Nu ben ik de vaardigheid helemaal meester; waar ik in het begin 30 minuten nodig had voor het ontleden van een insectenbrein, kost me dat nu nog maar 10 minuten.’
Dat vertelt de recent afgestudeerde biologiestudent Aidan Williams over zijn masterthesis bij Wageningen University & Research, waar hij zijn insectenonderzoek momenteel voortzet als promovendus. Voor zijn thesis over seksueel dimorfisme van de breinstructuren van sluipwespen ontving hij 22 november vorig jaar in Burgers’ Zoo de prijs voor de beste biologiescriptie van Nederland, ofwel de Darwin.
Antennen
‘Net als bij veel andere dieren verschilt het gedrag van mannelijke en vrouwelijke N. vitripennis -wespen enorm’, vertelt Williams. ‘Mannetjes hoeven eigenlijk alleen maar een partner te vinden en te paren, terwijl vrouwtjes vervolgens ook nog op zoek moeten naar een gastheer om hun eitjes te leggen. Daar komt veel meer bij kijken, en dat vertaalt zich in de morfologie van de antennen: bij de vrouwtjes verwachten we veel meer reukreceptoren. Hierdoor nemen ze een breder spectrum aan feromonen en andere geurstoffen waar dan de mannetjes.’
Bolvormig
Die verschillen moeten zichtbaar zijn in de hersenen, dacht Williams, en daarom richtte hij zijn pijlen op de allereerste geurverwerkingscentra in de hersenen waar de signalen vanuit de antennen binnenkomen, de zogeheten glomeruli. Williams: ‘Deze bolvormige structuren aan de basis van de antennen verdelen de signalen en sturen ze door naar hogere breinregionen. Voor elk type reukreceptor is er als het goed is een glomerulus, en het verschil in het aantal glomeruli wilde ik daarom als eerste testen.’
Pincet
Zodoende boog Williams zich met een scherp pincet over de 0,5 millimeter kleine breintjes, isoleerde de glomeruli, kleurde die met antilichamen en maakte er 3D-modellen van. ‘De vrouwtjes hadden er overduidelijk meer dan de mannetjes, en vrijwel evenveel als de verschillende reukreceptoren op hun antennen: 225. Dat was natuurlijk al een prachtig resultaat, maar ik wilde ook weten welke rol de genen voor seksedifferentiatie – doublesex en fruitless – hierin spelen. Hun expressie staat onder controle van het gen Transformer; door die uit te schakelen kon ik het hele systeem van seksedifferentiatie op zijn kop zetten.’
Het resultaat was een sluipwesp die tussen een mannetje en een vrouwtje in zat. Deze intersekse mistte bepaalde clusters van glomeruli die normaal gesproken wel in vrouwtjes aanwezig zijn, en waarvan de ontwikkeling blijkbaar gecontroleerd wordt door doublesex en/of fruitless .
Aansturen
‘Ik denk dat de seksedifferentiatie-genen een belangrijke drijfveer zijn achter de evolutie van deze sluipwespen. In mijn promotieonderzoek wil ik daarom kijken hoe deze genen en hun transcriptiefactoren de chemische communicatie tussen mannetjes en vrouwtjes kunnen aansturen, bijvoorbeeld via feromoonproductie. Dat ik dat gewoon op dezelfde plek kan blijven doen als mijn masteronderzoek is natuurlijk fantastisch!’
Titel: Sexual dimorphism in the antennal lobe of the parasitoid wasp Nasonia vitripennis - The effect of silencing Transformer on glomerular architecture
Auteur: Auteur: Aidan Williams
Categorie: masterscriptie
Opleiding: biologie aan Wageningen University & Research
Beoordelaars: Marcel Dicke, Hans Smid en Eveline Verhulst
Cijfer: 9
Bijzonderheid: winnende masterthesis van de Darwin, de landelijke scriptieprijs voor biologie