Molecuul verandert werkstermier in koningin

Laurien Onderwater

09-11-2021 11:00:00

mieren werkstermier

De miersoort Harpegnathos saltator vertoont zeer bijzonder gedrag en nu is een team er eindelijk in geslaagd te achterhalen waardoor dat wordt veroorzaakt.

Mieren zijn, net als bijen, eusociaal. Dat betekent dat ze een kastesysteem aanhouden, met de koningin als leider, waarin elke mier een specifieke taak heeft. Zo heb je werksters, nest-onderhouders, kinderverzorgsters en soldaten. Maar de mieren van de soort Harpegnathos saltator zijn een vreemde eend in de bijt, want ze kunnen van taak wisselen. Dat betekent dat een werkstermier, een onvruchtbaar vrouwtje, opeens een eierleggende koningin kan worden. En dat terwijl een mierenkolonie vaak sterft als de koningin komt te overlijden. Welke processen echter verantwoordelijk zijn voor die switch, was lange tijd onduidelijk. Deze groep wetenschappers zocht het uit.

Lees ook:

Gamergates

Harpegnathos saltator-mieren zijn bijzondere beestjes. Van deze mierensoort was al bekend dat de hersenen en eierstokken kunnen krimpen en groeien. Als de koningin sterft, gaan de werksters met elkaar de strijd aan om te bepalen wie de nieuwe vorst van de kolonie wordt. De eierstokken van het winnende vrouwtje – die nu gamergate wordt genoemd – groeien en de hersenen krimpen met 25 procent. Wordt de nieuwe koningin later van de troon gestoten, dan krimpen de eierstokken en neemt het brein juist weer in massa toe.

“Het fenomeen van gamergates is wel bekend bij meerdere soorten mieren”, laat entomoloog Tim Möhlmann desgevraagd weten. “Eén van de wat meer bekende soorten die ook gamergates heeft is Diacamma rugosum. Het verschijnsel is echter zeldzaam, slechts 1 procent van alle mierensoorten heeft deze mogelijkheid tot voortplanting.”

Maar wat gebeurt er nou precies in het lijfje van zo’n gamergate? Om dat uit te zoeken, ontwikkelde het onderzoeksteam een methode om neuronen van de mieren te isoleren en ze in leven te houden in het lab. Hierdoor kon het onder meer bestuderen hoe de zenuwcellen reageerden op verschillende hormonen.

Lichtschakelaar

Het team richtte zich vooral op juvenile hormone III en 20-hydroxyecdysone, waarvan wordt verondersteld dat ze sociaal gedrag reguleren bij mieren. De twee hormonen zijn aanwezig in zowel werksters als de koningin. Vervolgonderzoek wees uit dat beide hormonen één molecuul activeren: Krüppel homolog 1, of Kr-h1.

Het eiwit Kr-h1 is een soort lichtschakelaar: het kan koningingenen aan- of uitzetten in werksters, en werkstergenen aan- of uitzetten in koninginnen, wat tot een verandering in het gedrag van de mier leidt. Toen de wetenschappers in een gedragsstudie Kr-h1 verwijderden uit de neuronen van mieren, begonnen de gamergates (dus de nieuwe koninginnen) zich te gedragen als werksters, en gedroegen werkmieren zich als gamergates.

Flexibele hersenen

“Het is gaaf om te lezen dat ze nu hebben achterhaald welk eiwit precies verantwoordelijk is voor het aan- en uitzetten van de koningingenen”, zegt Möhlmann die in Wageningen werkzaam is als mierenspecialist. “Het blijft bijzonder dat zelfs de kleine hersenen van mieren flexibel zijn, en afhankelijk van de status van de mieren heel ander gedrag kunnen tonen.”

“Het onderzoek is degelijk uitgevoerd, met zowel cel- als gedragsstudies. De vraag blijft nog hoe één eiwit zowel de koningin- als de werksterstatus kan beïnvloeden.” Dat zijn de wetenschappers van plan om verder uit te zoeken. Ook is het team benieuwd of Kr-h1 in andere sociale insecten dezelfde rol vervult.

Het onderzoek is gepubliceerd in vakblad Cell

Bronnen: Cell, Cell Press via EurekAlert!, ScienceAlert

Beeld: Karl Glastad/Berger Lab

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE







Meer Nieuws

NIEUW!

Voor deze special hebben we de beste verhalen uit de eerste tien jaar van KIJK uit de archieven opgeduikeld om antwoord te kunnen geven op de vraag: Wat is er veranderd tussen vroeger en nu?