Zaterdag 04/02/2023

DierenwereldMieren

Bij deze mieren kan iedere werkster koningin worden

null Beeld Silverback Films
Beeld Silverback Films

Ook in het mierenvolk is het verschil tussen een koningin en werkster groot. In status en in gedrag. Maar in de hersenen wordt dat verschil gemaakt door één enkel eiwit.

Willem Schoonen

De jonge koningin heeft vleugels waarmee ze het nest kan verlaten en een nieuwe kolonie kan stichten. Als ze zich heeft gevestigd, verliest ze haar vleugels. En niet alleen haar vleugels, maar ook een deel van haar hersenen. Heeft ze niet meer nodig, omdat ze in het nest zal blijven en alleen nog bezig zal zijn met voortplanting, zegt Jitte Groothuis, mierendeskundige bij het Kennis- Adviescentrum Dierplagen (KAD) en in zijn vrije tijd een gedreven onderzoeker van mierenhersenen.

In die hersenen gebeurt iets bijzonders, blijkt uit een nieuwe studie van onderzoekers aan de universiteit van Pennsylvania, die nu is gepubliceerd in vakblad Cell. Intrigerend onderzoek, zegt Groothuis, omdat het nieuw licht werpt op het mechanisme dat de verschillende sociale rollen in een mierenkolonie creëert.

Tussen koningin en werkster mag dan een sociale kloof gapen, genetisch zijn ze gelijk. In de mierenkolonie kan een larve opgroeien tot werkster (de regel) of koningin (de uitzondering). Ze zijn in aanleg gelijk, maar blijkbaar zijn er bij de koningin andere genen actief dan bij de werkster. Er wordt veel onderzoek gedaan naar de mechanismen daarachter. Epigenetica heet het vakgebied, de wetenschap van het aan- en uitzetten van genen door omgevingsfactoren. De loopbaan van een larve kan bij mieren bijvoorbeeld afhangen van de voeding die zij krijgt, of van sociale factoren.

Extra kaste

De studie van de Amerikaanse onderzoekers past in die epigenetica. Zij waren op zoek naar de moleculaire machinerie die het verschil maakt tussen werkster en koningin, en vonden hun ideale studieobject in Harpegnathos saltator. Een Nederlandse naam voor deze soort is er niet, ze komt hier ook niet voor, het is een Aziaat. H. saltator is lid van de familie van oermieren.

Het bijzondere van deze soort is dat ze een kaste kent tussen werkster en koningin. Werksters zijn doorgaans steriel en koninginnen doen niets anders dan zich voortplanten, maar bij deze miersoort zijn er ook werksters die paren met mannetjesmieren en nageslacht voortbrengen. Ze worden gamergaten genoemd, met de klemtoon op de eerste lettergreep. De term is gesmeed uit twee Oudgriekse woorden: gamos (huwelijk) en ergatè (werkster). Getrouwde werksters dus.

Hier komen gamergaten niet voor, zegt Groothuis, maar ze zijn geen onbekende in de mierenwereld. “Het bijzondere van de gamergaten van deze soort, Harpegnathos saltator, is de verandering van hun sociale rol. Een gamergaat kan koninginnengedrag gaan vertonen, en daarna opnieuw werkster worden.”

Meer dan één raadsel

De Amerikaanse onderzoekers zagen dat de balans tussen werkster en koningin wordt bepaald door de verhouding tussen twee bekende hormonen: het juveniele hormoon en ecdysoon. Het eerste zet de mierenhersenen in de stand ‘werken’, het tweede in de stand ‘voortplanten’. Maar tot hun verbazing zagen de wetenschappers dat beide hormonen daarvoor dezelfde boodschapper in de hersenen gebruiken: een eiwit dat in de wetenschap bekendstaat als Kr-h1. Deze boodschapper kan genen afdekken. Maar aangestuurd door twee verschillende hormonen dekt hij in de mierenhersenen twee zeer verschillende groepen genen af.

Hoe dat kan, weten de onderzoekers ook nog niet. Misschien zijn er van Kr-h1 verschillende varianten, misschien spelen nog andere, onopgemerkte eiwitten hier een rol. Maar ze konden in experimenten wel laten zien dat Kr-h1 de sleutelrol speelt: als je dit eiwit weghaalt, worden in de hersenen van werksters de genen voor koninginnengedrag aangezet, ze worden gamergaat, en in de hersenen van gamergaten juist de werkgenen.

null Beeld Getty Images
Beeld Getty Images

De puzzel is nog niet helemaal opgelost. En dit is niet het enige raadsel dat Harpegnathos saltator in zich heeft. Gamergaten komen ook bij andere soorten in de familie van oermieren voor. Maar zelden naast koninginnen. Bij de meeste soorten heeft een volk voor de productie van nageslacht óf een koningin óf getrouwde werksters. Dat komt doordat er twee manieren zijn om een nieuwe kolonie te stichten: een koningin kan uitvliegen en een nieuw volk opzetten, of een mierenvolk zonder koningin kan zich splitsen en in twee volken uiteengaan.

Oermiersoorten waar gamergaten de voortplanting voor hun rekening nemen, brengen helemaal geen koningin meer groot, als waren het socialistische republieken. Maar H. saltator heeft, ondanks de aanwezigheid van bekwame gamergaten, toch behoefte aan een koningin.

Een mogelijke oplossing voor dat raadsel werd twee decennia geleden geopperd door twee vermaarde mierenkenners: de Belg Christian Peeters, die vorig jaar overleed, en de Duitser Bert Hölldobler. De oplossing ligt in het nest, zeiden zij. H. saltator maakt uitzonderlijk complexe nesten, bestaande uit een waterdicht schild en daaronder verschillende kamers. En rond het nest zijn er openingen naar een dieper liggende ruimte, die wordt gebruikt voor het storten van etensresten, maar die ook water kan bergen als dat de woonplaats bedreigt.

Dat is kostbaar vastgoed, zeiden Peeters en Hölldobler. Met een deelvolk dat nest verlaten en elders zo’n nieuw complex bouwen is een risicovolle onderneming. Het is voor deze mier veel voordeliger om het bestaande nest goed te onderhouden, en af en toe een koningin groot te brengen die mag gaan pionieren.

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234