Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Categorie Archieven: Natuur

Oorsprong van mitose en meiose, een theorie over de evolutie van de eukaryoot en seks

Na in het voorgaand blog de evolutie van geslachtsverschillen in Volvox bekeken te hebben, botste ik in Wikipedia tegen een verwijzing naar artikelen van Philip John Livingstone Bell aan. Zijn werk is puur theoretisch en behandelt de oorsprong van de eukaryotische cel, van mitose, meiose en dus het ontstaan van seks. Eukaryoten zijn alle cellen en organismen die wij gewoonlijk waarnemen, ze hebben een celkern. Prokaryoten zijn voornamelijk bacteriën. Virussen vormen een apart hoofdstuk, maar lijken een enorm belangrijke zo niet fundamentele rol te hebben gespeeld in het ontstaan van de eukaryotische cel zoals Bell in zijn theorie laat zien.

Een blog biedt eigenlijk niet genoeg ruimte voor een uitgebreide verhandeling van mitose en meiose. Kort gezegd is mitose de celdeling in de eukaryotische cel waarbij de lineaire chromosomen (DNA) eerst verdubbeld en vervolgens eerlijk verdeeld worden over de dochtercellen. De meiose daarentegen bestaat uit twee delingen: een die de chromosomen verdubbelt (waarna er het essentiële fenomeen van crossing –over plaatsvindt waarbij de genen van vaders en moeders kant uitgewisseld worden), en een tweede die zonder verdubbeling van de chromosomen plaatsheeft, waardoor er een zogenaamd gehalveerd genoom ontstaan ofwel haploïde cellen, de geslachtscellen.

Mitose in door virus geïnfecteerde cellen.  a of alfa corresponderen met + en - in de tekst

Mitose van geïnfecteerde cellen en ‘binary fission’ van niet geïnfecteerde cellen.

Dit ingewikkelde maar vrijwel universele mechanisme (althans voor wat betreft de eukaryoten) is volgens Bell ontstaan uit drie organismen: een virus, een Archaea (een soort oerbacteriën zonder dubbel membraan) en bacteriën. De Archaea, of de voorloper ervan, bood het cytoplasma dat het virus kon infecteren en waar het zijn genetisch materiaal kon deponeren en repliceren met behulp van eigen polymerasen en/of reverse transcriptase en ribosomen of met die van de gastheer. Een bacterie, waarschijnlijk de alfa-proteobacterie, vormde de eerste mitochondriën.

De theorie van Bell stelt dat het virus met zijn RNA of DNA de gastcel infecteerde, waarna het lineaire chromosoom (met centromeer) van dit virus repliceerde en, zodra deze cel fuseerde met een niet geïnfecteerde cel, zich deelde zodat de twee chromosomen zich over de twee dochtercellen verdeelden. Door meerdere infecties met verschillende maar verwante virussen zou het aantal chromosomen toegenomen zijn. Deze proto-eukaryotische, of eigenlijk reeds volwaardige eukaryotische cellen konden daardoor licht verschillen in genetische opmaak (we noemen ze + en – cellen met elk n chromosomen). Hun cellen konden fuseren (lees ‘bevruchten’) en zo een cel voortbrengen met 2n chromosomen. Zodra daar wederom twee celdelingen op volgden hebben we opnieuw twee haploïde cellen + en twee haploïde cellen -. Dit is exact hetzelfde als meiose.

Meiose in geinfecteerde cellen. a en alfa corresponderen met + en - in de tekst

Meiose in geïnfecteerde cellen. a en alfa corresponderen met + en – in de tekst

Dit is een pure theorie die zich echter wel baseert op wat men nu nog terugziet in de tegenwoordige wereld tijdens infectie met het pox-virus. De theorie stelt dus niet alleen dat zowel mitose als meiose een ‘uitvinding’ zou zijn die dankzij de virussen heeft kunnen voorvallen, maar ook dat de celkern van oorsprong vrijwel uitsluitend viraal RNA of DNA bevatte. Op het blog van Gert Korthof is er een levendige discussie over of virussen nu wel of niet als levende organismen moeten worden beschouwd. Patrick Forterre, een gevierd viroloog, is daar een voorstander van en gezien hun mogelijke belang in het ontstaan van mitose en meiose, hebben de virussen wel een speciaal ereplaatsje verdiend.

Uit: Sex and the eukaryotic cell cycle is consistent with a viral ancestry for the eukaryotic nucleus. Philip John Livingstone Bell. Journal of Theoretical Biology 243 (2006) 54–63.

 

Jan-van-Genten en de vissersboten

Het lijkt erop dat watervogels naar vissers kijken en vissers naar watervogels om hun prooi te vinden. Een studie in PLOS zocht met miniatuur video camera’s en GPS uit hoe Kaapse Jan van Genten afgaan op de aanwezigheid van andere predators, waaronder vissersboten. Behalve op vissersboten oriënteren ze zich op watervogels, dolfijnen, walvissen, zeehonden en andere Jan-van-Genten. Het blijkt dat hun gedrag compleet afhangt van dit ecologische netwerk. Het is mooi om te zien dat ook de mens essentieel deel uitmaakt van dit netwerk. Het identificeren en lokaliseren van de vis zelf en het daarop volgende duikgedrag gebeurt pas op het laatste moment wanneer de school of vis in zicht is.

Tot nu toe was het niet duidelijk hoe deze vogels de vissen konden lokaliseren omdat het voornamelijk gaat om kleine vissen als sardines en ansjovis.

Uit: PLOS ONE

Erfelijkheid in de Teunisbloem

Teunisbloem

Teunisbloem uit eigen tuin

Aangezien in de tuin de Grote Teunisbloem erg mooi staat te bloeien, dacht ik aan de experimenten van de Nederlandse bioloog-botanicus Hugo de Vries (1848-1935). Hij gebruikte Oenothera Lamarckiana (dezelfde soort als Oenothera glazioviana) ofwel de Grote Teunisbloem. Er wordt door Peter W. van der Pas beschreven hoe de Vries in 1886 deze bloem vindt bij Hilversum op een braakliggend terrein. Hij deed vervolgens een uitgebreide historische studie naar de oorsprong van de plant. De bloem had zijn naam te danken aan de Franse botanicus Nicolas-Charles Seringe die hem benoemde naar de beroemde bioloog Lamarck.

Meiose vindt plaats in de toekomstige geslachtscellen. Gedurende de meiose ligt elk paar chromosomen langs elkaar. Zo kan er crossing over plaatsvinden waardoor het genetisch materiaal van de ouders gemengd wordt vlak voordat zich de reducerende deling voordoet om de haploide geslachtscellen te vormen.

De Vries werkte met Oenothera Lamarckiana en was op zoek naar de door Darwin voorspelde veranderingen gedurende de evolutie van soorten. Hij was er van overtuigd dat de vorming van nieuwe soorten afhing van veranderingen ofwel mutatie in de ‘pangenen’, een begrip dat wel wat lijkt op wat we tegenwoordig mutatie van genen noemen.

Hij zag na een kruisbestuiving van O. Lamarckiana met een andere soort Oenothera dat er nieuwe soorten ontstonden die hun kenmerken ook na meerdere generaties nog bezaten. Waren dit wel echte nieuwe soorten ? Of waren het variëteiten die onderling nog gekruist konden worden. Het bleek dat Oenothera een vrij bijzondere wijze van voortplanten had:

Er doet zich praktisch geen crossing over voor omdat de chromosomen bij hun uiteinden gepaard liggen in plaats van bij het centromeer. Zij vormen zodoende een aaneengeschakelde ring. Dit betekent dat er geen uitwisseling is van de ouderlijke genen voorafgaand aan de reducerende deling. Maar vooral dat de verschillende chromosomen samen segregeren, die van vader gaan één kant op en die van moeder de andere kant op. Er is geen uitwisseling. Deze twee chromosomale complexen werden ‘gaudens’ en ‘valens’ genoemd. Er is vervolgens gebleken dat twee dezelfde complexen letaal zijn (gg, vv) alleen de hybriden zijn levensvatbaar (gv en vg); 50 % van de zaden ontkiemt niet. Oenothera is dus een permanente hybride. Wordt hij gekruist met een andere O. dan geldt ook hier dat alleen de hybriden levensvatbaar zijn.

Met zijn experimenten verkreeg hij nieuwe varianten en soorten. O. gigas bijvoorbeeld had het dubbele aantal chromosomen (28 in plaats van 14). Hij ging daarbij natuurlijk af op de uiterlijke kenmerken, het aantal chromosomen werd pas later bekend. Hij nam aan dat het hierbij om mutaties ging en in zekere zin zijn planten met verdubbelde genomen dat ook. Maar de mutatie zoals door Darwin bedoeld werd, oneindig kleine erfelijke modificatie, die ook nu nog zo beschouwd wordt, was in deze planten niet aanwezig. Hij heeft zijn theorie dus gebaseerd op een verkeerd experiment. Hij dacht pure variëteiten of zelfs soorten te hebben gevonden terwijl het om hybriden ging.

Oenothera bleek dus ook een uiterst slecht model te zijn om de theorie van Mendel te ondersteunen. Er werden geen genen uitgewisseld en er was geen segregatie van afzonderlijke chromosomen. Er was dus ook geen sprake van dominante en recessieve genen. Maar zijn intuïtie was juist: zijn theorie was en is nog steeds waardevol want de echte mutaties van genen die niet lang daarna gevonden zijn in het fruitvliegje bijvoorbeeld gedroegen zich geheel volgens de mutatietheorie van de Vries.

Uit: Encyclopedia.com; Historici.nl

Italiaanse bijen

In Noord-Italië gaan de bijen dood van de honger. Het regent veel en het is erg koud zodat de bloemen de kans niet eens krijgen om mooi open te gaan. Het stuifmeel spoelt weg. Dit wordt verteld door de imker op het filmpje dat hier te zien is. Hij laat een hand vol met dode bijen zien. Het ziet er allemaal hopeloos uit. Zowel deze als vele andere imkers moeten momenteel hun bijen bijvoeren met honing ofwel de honing teruggeven.

Gelukkig worden er in Italië geen neonicotinoiden gebruikt. In dat geval zou de honger van de bijen wel eens de nekslag kunnen betekenen voor vele bijenvolken. Toch zijn er af en toe berichten van “bijenmoord” waarin er lokaal bijen doodgaan als gevolg van abusievelijk gebruik van landbouwgiffen. Deze staan blijkbaar nog steeds in de schappen.*

Half Mei zijn er drie van de zes neonicotinoiden in de ban gedaan door de Europese Unie. Er zijn er dus nog drie over. Het is moeilijk te begrijpen wat het verschil is tussen al deze neonicotinoiden. Zouden de overige drie nu meer gebruikt gaan worden en maakt het verbod dus weinig uit ? Het verbod gaat in vanaf 1 december 2013 en duurt twee jaar. Maar het gebruik is gedurende die twee jaar uitsluitend verboden gedurende de maanden van intense bloei, dat wil zeggen van Maart tot Mei en nog een korte periode van het jaar. In eerste instantie sprak men van een overwinning, maar het blijkt nu dat er bar weinig behaald is met de internationale petities en protesten. Het vreemde is dat ook de politici mensen zijn en dus enige bezorgdheid zouden moeten tonen ten aanzien van de bijensterfte. Of ze zitten verstrikt in een wirwar van wetgevingen en bureaucratie.

imker1

.

Er is een Italiaans Europarlementariër Andrea Zanoni, die zich bezighoudt met dierenbescherming en milieu. Hij zet zich nu in voor het verbod op gebruik van Fipronil, geproduceerd door BASF. Dit product wordt gebruikt om zaden te behandelen waardoor de planten die daar uit groeien resistent zijn tegen plaagdieren (geen GGO’s dus). Bijen raken ook hier gedesoriënteerd van of gaan er zelfs aan dood. Het drinken door de bijen van dauwdruppels of guttatie is genoeg. Van deze chemische stof wordt nu door de EFSA (Europese Autoriteit voor voedselveiligheid) bepaald in hoeverre die in aanmerking komt voor een ban. Deze zou reeds in juni in kunnen gaan.

Het weer blijft hier voorlopig nog slecht. Ondanks deze negatieve geluiden ga ik morgen mijn hoed, kap en handschoenen kopen om dan volgende week te beginnen met een cursus bijen houden in eigen tuin.

Aangezien er nog steeds veel pesticiden legaal gebruikt worden wilt u misschien ook tekenen voor het verbod op deze producten. Dat mag hier bij avaaz.org.

Lees ook een voorgaand blog over bijensterfte (2009 !)

*Vandaag (1 juni 2013) hoorde ik dat er in Italie nog steeds pesticiden te koop zijn in de tuincentra die neonicotinoiden bevatten. Dat probleem bestaat in Nederland ook maar daar zijn de burgers veel actiever in het aanspreken van de tuincentra op wat zij in hun schappen hebben staan.

Gedachten over de mars tegen Monsanto

Gisteren was het 25 mei, de dag waarop er over de hele wereld gemanifesteerd werd tegen Monsanto. Als voorbereiding op deze dag probeerde ik te peilen hoe er in Nederland en in Italië tegen Monsanto en genetisch gemodificeerde organismen (GGO) wordt aangekeken. Dat was niet eenvoudig want er was nauwelijks tot geen nieuws over in de kranten. Daarom volgde ik de tweets met de hashtags #monsanto en #GGO. Daar waren elke seconde wel meerdere tweets te lezen van over de hele wereld.

In Italië is, in tegenstelling tot Nederland, de verbouwing van GGO’s verboden. Veel Italiaanse wetenschappers betreuren dit. Ten eerste omdat ze van mening zijn dat er ook in Italië onderzoek gedaan zou kunnen worden naar de ontwikkeling van nieuwe GGO’s. Ten tweede omdat zij er van overtuigd zijn dat GGO’s geen enkel risico inhouden voor de volksgezondheid. Ze zijn van mening dat het dom is om bang te zijn voor GGO’s. Deze houding is uitermate irritant omdat er bijzonder veel mensen demonstreerden. Die zouden dus allemaal dom en/of bang zijn. Het is volgens mij helemaal niet onverstandig om ongerust te zijn over het intensieve gebruik van GGO’s.

In een artikel uit de NRC van twee jaar geleden (zover moet je blijkbaar teruggaan om in deze krant iets over GGO’s te lezen) staat dat handel in transgene zaden een kwestie is van onderlinge diplomatieke relaties tussen landen die GGO’s produceren. Het zijn enorme economische en diplomatieke belangen die hier spelen. Men gaat daarin helemaal voorbij aan de mogelijke negatieve gevolgen van de verbouwing van GGO’s voor de volksgezondheid, de biodiversiteit en het ecologisch evenwicht in het algemeen. Het beste is om dit artikel zelf te lezen. Tegenwoordig is de EU bang om terrein te verliezen op de internationale markten.

Er bestaan voordelen in de verbouwing van transgene gewassen. Die hebben allemaal te maken met een hoger rendement. Het gaat in deze gevallen om planten die resistent zijn voor herbiciden. Een onkruidverdelger kan daarbij al het onkruid doden en het transgene gewas blijft als enige over. Een bekende onkruidverdelger is Roundup. Deze stof heeft een erg lage toxiciteit (zie commentaar onderaan bericht), ook al heb ik vaak het tegenovergestelde gehoord.

Er zijn ook gewassen die resistent zijn tegen bepaalde plagen, zoals larven van insecten die de vruchten eten. In deze gevallen wordt gewezen op het feit dat er bij deze resistente gewassen minder pesticiden nodig zijn om de oogst te beschermen tegen plagen. Dit is het geval bijvoorbeeld in de aubergine Bt die in India zorgde voor veel onduidelijkheid met een uiteindelijke ban in 2012 van dit transgene product. Wat de problemen precies waren is niet duidelijk.

Er zijn ook veel nadelen. Er bestaat in theorie onder andere de mogelijkheid dat mensen met allergieën onverwacht in aanraking komen met stoffen die normaal niet in dat voedsel aanwezig zijn. Het getransplanteerde gen kan een eiwit aanmaken waarvoor de consument gevoelig is.

Begin Mei stond er in Nature een uitgebreide special over GGO’s. Wat daar over het algemeen uit naar voren komt is dat de techniek zo’n 30 jaar geleden als veelbelovend werd beschouwd. Maar in plaats van een wetenschappelijk gestuurde ontwikkeling van de gewassen viel de techniek meteen al ten prooi aan de bedrijven. De meest belangrijke transgene gewassen zijn momenteel die resistent zijn tegen herbiciden en die resistent zijn tegen larven. Voor veel wetenschappers die voorstanders zijn van de techniek is het moeilijk om pro-GGO’s te zijn precies omdat het lastig is om ook voor de grote op inkomsten beluste multinationals te zijn. Omdat deze bedrijven zo agressief zijn ten aanzien van boeren die per ongeluk gecontamineerde gewassen kweken zetten ze kwaad bloed bij de bevolking. Zowel de wetenschappers als de slecht voorgelichte consument komen met onwaarheden over de transgene gewassen. Het is daarom moeilijk zich er een duidelijke mening over te vormen. Opvallend is dat veel wetenschappers voor de transgene gewassen zijn. Vaak wordt aangevoerd dat deze de honger in de wereld zouden kunnen verlichten. Maar daar lijken de multinationals helemaal niet in geïnteresseerd te zijn. Vaak verplichten zij de arme boeren tot het ieder jaar opnieuw aanschaffen van zaden. Kortom dat argument lijkt absoluut niet op te gaan.

Een goed argument om geen GGO’s te kweken is dat van de president van de Italiaanse confederatie van landbouwers (de CIA). Hij zegt dat Italië best zonder GGO’s kan en dat het in hun land niet gaat om kwantiteit maar om kwaliteit.

Bijensterfte, honing en een virus

_67308613_bee_stress_624in

Het is eigenlijk een voor de hand liggend gegeven, maar ik las er kort geleden pas over. De honingbij produceert honing met de bedoeling deze vroeg of laat te eten. Maar in de industrie wordt de honing weggehaald en krijgen de bijen er suikerstroop voor in de plaats. Je kunt het eigenlijk wel verwachten dat er bijzondere stoffen in honing zitten die ten goede komen aan de gezondheid van de bij. Maar er is nu pas een wetenschappelijk artikel uitgekomen in PNAS dat laat zien dat honing meerdere stofjes bevat die specifiek detoxificerende genen tot uitdrukking laat komen. Deze stofjes komen ten goede aan de afweer tegen ziekteverwekkers maar ook tegen pesticiden.

Rond het verbod op drie neonicotinoiden, landbouwpesticiden die de bijensterfte zouden veroorzaken, is momenteel veel discussie. Er zouden behalve de neonicotinoiden wel eens veel meer oorzaken kunnen zijn voor de bijensterfte. Er wordt vaker gesproken van de varroamijt, schimmels, parasieten, virussen en verschillende andere mogelijke oorzaken. Het zou ook een samenloop kunnen zijn van al deze en meer factoren, waarbij de pesticiden de zieke bijen de nekslag geven. Dat er zoveel factoren meespelen is al langer bekend. Maar nu blijkt dat door het vervangen van honing door suikerstroop de bijen minder weerstand hebben, zou men wel eens dichter bij een oplossing kunnen komen. Het zou mooi zijn als alleen de overtollige honing weggehaald werd zoals men vroeger deed. Maar dan moet ook de vraag naar honing verminderen. Consumenten zouden daarom eigenlijk geen honing meer moeten kopen. Daar zouden de bijenstichting en andere organisaties wel degelijk voor kunnen vechten.

Een van de auteurs van het artikel in PNAS zei:

If I were a beekeeper, I would at least try to give them some honey year-round,” Professor Berenbaum said. “Because if you look at the history of Apis mellifera [European honey bees], this species did not evolve with high-fructose corn syrup. It is clear that honey bees are highly adapted to consuming honey as part of their diet,” she said.

Er werd kort geleden in een blogartikel geopperd dat de verminderde weerstand van de bijen ook te wijten zou kunnen zijn aan een virus dat immunodeficientie zou veroorzaken. Er is geen enkele aanwijzing voor dat een dergelijk virus bestaat, maar het zou een hoop kunnen verklaren. Er bestaan wel verschillende bijenvirussen waarvan enkele met CCD te maken zouden kunnen hebben, maar de tests laten zien dat oorzaak en gevolg niet duidelijk zijn in deze gevallen.
Dat er immunodeficientie ten grondslag ligt aan CCD is, zoals het gebrek aan honing als voedsel laat zien, niet nieuw. Daarbij zou het behalve om gebrek aan honing om “stress” gaan. Maar er wordt ook geopperd dat het om besmettingen kan gaan en daarbij om ziekteverwekkers die besmettelijk zijn.
De auteur van het blogartikel Yanega schrijft dat men al langer weet van de bijensterfte die veel verschillende namen kreeg in het verleden. Reeds sinds 1869 was er af en toe sprake van grootschalige bijensterfte. Het bestaan van een HIV maar dan voor bijen, ofwel een BIV, zou veel kunnen verklaren. Yanega stelt in ieder geval voor er naar te zoeken.

h/t Maureen Baartman

Vijandige luchtjes

wasp-2

Een parasitaire Cotesia wesp die zijn eieren in een rups legt nadat hij een verlammende steek geeft.
Albert Mans/Minden Pictures/Getty Images

Wanneer de rups van een koolblad eet komen er uit het blad geurstoffen vrij. Er bestaat dan een goede kans dat een sluipwesp daarop afkomt. Deze sluipwesp legt vervolgens zijn eieren in het lichaam van de rups. De eieren ontwikkelen zich tot larven die de levende rups van binnenuit opeten. Daarna perforeren de larven de huid van de rups en kruipen eruit om poppen te vormen waaruit later de volwassen sluipwespen voortkomen. Intussen is de kool gered.

Nu heeft ook deze sluipwesp een vijand, en wel een secondaire sluipwesp. Deze komt ook af op de geur van de aangevreten kool en legt zijn eieren in de larven of poppen van de primaire sluipwesp. Ook deze worden op hun beurt van binnenuit opgevreten.

Erik Poelman van de Universiteit van Wageningen en collega’s werkten met het koolwitje. Zij bestudeerden daarmee het netwerk van de verschillende parasieten. De rups van dit vlindertje wordt door twee parasitaire wespen aangevallen. Het zijn beide primaire sluipwespen; Cotesia rubecula en Cotesia glomerata. Deze worden op hun beurt aangevallen door de secondaire sluipwesp Lysibia nana. C. rubecula legt één ei per rups en de larve is enorm groot. C. glomerata legt meerdere eieren in een rups en de larven zijn wat kleiner. L. nana doet er daarom goed aan voor de larven van C. glomerata te gaan die haar meer nageslacht oplevert per rups en dat is zoals we zullen zien precies wat er gebeurt.

Kool en Koolwitjes

Koolplanten (1) worden aangevreten door rupsen van koolwitjes (2) die op hun beurt worden geparasiteerd door sluipwespen (3). Hyperparasitoiden (4) leggen hun eitjes in de poppen van sluipwespen. Deze hyperparasitoiden vinden de poppen van sluipwespen door de planten geuren die vrijkomen bij vraatschade van geparasiteerde rupsen.

De primaire wespen onderdrukken het immuunsysteem van de rups en regelen het metabolisme en de groei van de rups naar hun eigen voordeel. Als bijverschijnsel* wordt ook de samenstelling van het speeksel van de rups veranderd. C. glomerata (veel kleine larven) induceert deze verandering sterker dan C. rubecula (één grote larve). Dit verschil in verandering van speeksel zorgt ervoor dat ook de plant andere chemicaliën afscheidt. L. nana kan dat verschil ruiken en kan de voorkeur geven aan de rups die geparasiteerd wordt door C. glomerata. Uit studies op cocons in koolvelden bleek dat slechts 5 tot 15 % van de poppen van C. rubecula door L. nana geparasiteerd was terwijl dat voor C. glomerata 20 tot 55 % van de poppen was. Het is mogelijk dat de poppen van C. rubecula vrij onopgemerkt blijven voor L. nana omdat zij zo evolueerden dat ze minder aan de samenstelling van het speeksel van de rups veranderden. Na de accidentele introductie van deze wesp in Verenigde Staten blijkt deze veel meer gehyperparasiteerd te worden dan in Europa. Misschien hebben de larven van C. rubecula nog geen manier geëvolueerd om onopgemerkt te parasiteren.

De kool heeft nu het probleem dat zijn geurstoffen zijn eigen bodyguards optrommelt, maar lokt daarmee ook hun hyperparasieten.
Primaire parasieten worden ook wel ingezet in de landbouw om rupsen te bestrijden. Het is daarom van belang de secondaire parasieten goed te kennen om ze uit te kunnen schakelen. Deze studie heeft vast nog een mooi vervolg.

Hieronder is een filmpje te zien waarin primaire en secondaire parasieten te werk gaan.  Hier wordt ook besproken dat de primaire parasiet of primaire sluipwesp een virus meebrengt dat het zenuwstelsel van de rups zodanig beïnvloedt dat hij meehelpt de cocons van de primaire wespen te beschermen tegen de aanval van secondaire wespen. Maar dat is een heel ander verhaal.

Darwin had veel empathie met de rups en beschouwde het verhaal van de sluipwesp en de rups als een voorbeeld de wreedheid van de natuur. Hij kende vast de secondaire parasieten nog niet die het fenomeen nog complexer maken.

Darwin in een brief uit 1860 aan Asa Gray (een Amerikaans botanicus):

I cannot persuade myself that a beneficent and omnipotent God would have designedly created the Ichneumonidae with the express intention of their feeding within the living bodies of caterpillars or that a cat should play with mice… On the other hand, I cannot anyhow be contented to view this wonderful universe, and especially the nature of man, and to conclude that everything is the result of brute force. I am inclined to look at everything as resulting from designed laws, with the details, whether good or bad, left to the working out of what we may call chance.

Uit: PLOS, Ed Yong, Universiteit van Wageningen

*Je kunt je dus afvragen of deze verandering van speeksel wel een bijverschijnsel is.

Prehistorische mimicry van de Ginkgo

Kort geleden is er een fossiel van een insect ontdekt dat heel waarschijnlijk het blad imiteerde van de prehistorische Ginkgo Yimaia Capituliformis. Het insect is een inmiddels uitgestorven soort schorpioenvlieg met de naam Juracimbrophlebia ginkgofolia.

C: Fossiel van de uitgestorven schorpioenvlieg; E: Het blad van de uitgestorven Ginkgo

Ik bezit een kleine kwekerij van Ginkgo’s en alles wat deze prachtige levende fossielen betreft wekt mijn interesse. Het gaat in deze studie evenwel om een ander soort Ginkgo, een uitgestorven soort. Het fossiel van het insect, dat ook uitgestorven is en het blad van deze boom imiteert, is gevonden in 165 miljoen jaar oud gesteente in China en lijkt wat op de hedendaagse hangende schorpioenvliegen Bittacidea die gekenmerkt worden door twee paar vleugels. Ze moeten niet verward worden met de zogenaamde langpootmug. De schorpioenvlieg dankt zijn naam aan de schorpioenvormige mannelijke geslachtsorganen.
Wordt het insect in de context geplaatst met andere organismen uit die aardlagen dan komen de paleontologen tot de conclusie dat deze insecten de bladeren van de Ginkgo nabootsten. Het is de eerste keer dat men een dergelijke schorpioenvlieg aantreft die Ginkgo-bladeren nabootst.

De vlieg zou simpelweg zijn vleugels iets moeten uitspreiden om op het Ginkgo-blad te lijken. Deze mimicry wordt geperfectioneerd door de aderen in de vleugels die lijken op de nerven in die van het blad. Dit laatste bevestigt de hypothese van mimicry. Maar hoe kan deze hypothese getest worden ? De bomen en vliegen bestaan niet meer. Hoe kunnen we het verschil maken tussen echte camouflage en een toevallige gelijkenis ?

Gaan we uit van mimicry, dan kan het insect zich verborgen gehouden hebben voor predatoren. Het is ook mogelijk dat de vlieg zich verborgen hield en zich voedde met kleinere insecten die op en van de boom leefden. Misschien werkte de mimicry wel in beide richtingen. Men weet het namelijk niet na al de tijd die verstreken is. Deze mogelijkheden maken uitsluitend deel uit van ons voorstellingsvermogen. Dat laatste is natuurlijk gebaseerd op de mechanismen van mimicry die we in de huidige wereld aantreffen.

Een restauratie van de schorpioenvlieg tussen de bladeren van de uitgestorven Ginkgo. Art by Wang Chen, Wang et al 2012

Uit: PNAS, Brian Switek, Physorg.

h/t Rob van der Vlugt

Galappels en bladluizen

Een nieuw onderzoek laat zien dat wanneer de interactie tussen bladluizen en planten via een galappel verloopt er zich een bijzonder fenomeen kan voordoen. Niet alleen induceren de bladluizen de plant een galappel te vormen, maar er ontstaan in de galappelwand zelfs nerven die de afscheidingen van de bladluizen afvoeren.

De binnenwand van een galappel 20 uur na de injectie van een rode kleurstof.

Zo’n 30 % van de bladluissoorten ontwikkelt galappels. Het zijn sociale insecten die in de galappel een kolonie vestigen met koningin, soldaten, werksters en nimfen. Het is al langer bekend dat de bladluizen een stof afscheiden die de plant induceert een galappel te laten groeien.

Het blijkt nu dat er twee typen galappels zijn. In de open galappels met kleinere of grotere openingen worden de afscheidingen door de soldaten naar buiten gebracht. De binnenwand van de galappel is waterafstotend en het water wordt samen met de honingdauw naar buiten gebracht door de soldaten. De gesloten galappels daarentegen hebben een binnenwand die waterabsorberend is. De soldaten hoeven niet schoon te maken want water en honingdauw worden door weefsels van de plant afgevoerd.

De galappel wordt wel gezien als een geval van extended phenotype. De genen van de bladluis produceren niet alleen proteïnen die zijn eigen fenotype of karakteristieken beïnvloeden maar hebben ook een effect op de morfologie en de physiologie van de plant.

In het onderstaande filmpje is de structuur van een gesloten galappel te zien.

Uit: Nature Communications.

Levende elektrische bedrading

Er is wederom nieuws over een onderwerp waar ik al eerder over blogde. Het betrof de studie van micro-organismen in de zeebodem, een studie uit 2010. Hierin lieten de onderzoekers zien dat er in een laag modder van de zeebodem een elektrische stroom gegenereerd werd door de aanwezigheid van bacteriën en hun metabolisme. Het ging daarin om zwavelbacteriën die waterstofsulfide metaboliseren.

Uit Nature

De figuur laat zien dat er in de zeebodem een bovengelegen zone is die normaal zuurstof bevat. De onderste laag daarentegen bevat geen zuurstof. Nu is zuurstof een erg sterke elektronenacceptor die nodig is om de elektronen te accepteren die vrij komen gedurende het metabolisme van een cel. De bacteriën in de onderste laag missen zuurstof en dus een elektronenacceptor. Ondanks dit gemis waren de bacteriën in de onderste laag toch in staat elektronen kwijt te raken. Men hypotiseerde twee jaar geleden al dat deze bacteriën in staat waren nanodraden te creëren waarlangs zich het elektronentransport voltrok. Het was slechts nog een kwestie van zoeken of men deze in de modder terug kon vinden leek het.

De studie die gisteren door dezelfde groep gepubliceerd werd laat daarentegen zien dat het de bacteriën zelf zijn die draden vormen door als een meercellig organisme aan elkaar te kleven. De auteurs vermoeden dat de elektronenstroom zich langs deze bacteriedraden verplaatst en zodoende alle bacteriën die deel uitmaken van dit collectief in staat stelt hun metabolisme te voltooien, dat wil zeggen waterstofsulfide te metaboliseren.

De verschillende gegevens bij elkaar laten zien dat het gaat om draden van één of enkele centimeters lang terwijl deze bacteriën ongeveer één micrometer lang zijn. Het gaat om draden van miljoenen bacteriën en de auteurs spreken van meercellige organismen. Ze zouden zelfs lijken op onze elektriciteitsdraden, lang en dun met geleidend materiaal binnenin en isolerend materiaal aan de buitenkant. Nielsen, de leider van dit onderzoek denkt dat het zou kunnen gaan om één individu dat dus uit meerdere cellen bestaat.

Uit Nature

De bacteriën maken deel uit van een familie van Desulfobulbaceae maar hun genen verschillen zo veel van de andere leden van deze familie dat ze misschien wel een eigen plaats verdienen. Onder de elektronenmicroscoop zien de onderzoekers een 15 tot 17 richels aan het oppervlak van de bacteriën. In een transversale coupe zien zij eruit als tandwielen. De opeenvolgende cellen zijn omgeven door een continu en gemeenschappelijk membraan. Nielsen vermoedt dat het transport van elektronen zich in de richels voltrekt en dat het omhullende membraan als isolatiemateriaal fungeert.

Het transport van elektronen is kenmerkend voor het leven. Eigenlijk bezitten alle cellen de mogelijkheid op nanoniveau elektrische stroom te genereren. Eencellige organismen produceren stroom wanneer zij metaboliseren en elektronen transporteren langs de elektrontransportketen in het celmembraan die deel uitmaakt van het ademhalingsmechanisme ofwel de verbranding van voedsel van de cel. Maar wat deze bacteriën laten zien is uniek. Het belangrijkste dat de onderzoekers nu te doen staat is aan te tonen dat de stroom inderdaad door deze bacteriën gaat.

Uit: Nature Article, News and Views en Ed Yong

Zie ook het voorgaande blog over dit onderwerp.

 

Footnotes to Plato

because all (Western) philosophy consists of a series of footnotes to Plato

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più - blog personale di Paolo Minucci

Scientia Salon

An archived blog about science & philosophy, by Massimo Pigliucci

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Why Evolution Is True

Why Evolution is True is a blog written by Jerry Coyne, centered on evolution and biology but also dealing with diverse topics like politics, culture, and cats.

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

A Public House for Science

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

Glaswerk

Ongepoetst en uit de hand

%d bloggers liken dit: