Hormonen vertalen temperatuurvariatie naar aangepaste vlinder

Bericht uitgegeven op [publicatiedatum]

Veel leefomgevingen op aarde veranderen drastisch met de seizoenen. Voor dieren in deze seizoensgebonden omgevingen heeft dit grote invloed op de beschikbaarheid van voedsel, hoeveelheid roofdieren en mogelijkheden om voort te planten. Om zich in dit soort habitatten succesvol te handhaven moeten dieren op één of andere manier omgaan met deze periodieke wisselingen in ecologische bedreigingen en kansen.

Veel dieren zijn opvallend flexibel en vertonen een scala aan gedragsmatige, fysiologische en morfologische aanpassingen aan omgevingsvariatie. Sommige zetten hun voortplanting op een laag pitje en overwinteren in een metabolische diapause; andere migreren en weer andere ontwikkelen zelfs vleugels om een verarmde leefomgeving te ontvluchten. Ze heroverwegen als het ware waar ze hun (beperkte) energie aan besteden op basis van de huidige of toekomstige kwaliteit van de leefomgeving. Maar hoe weten ze wat de relevante veranderingen in de omgeving zijn? Wat stelt ze in staat een goede beslissing te nemen over de veranderingen in de energiehuishouding die ze moeten doorvoeren? En hoe geven zij deze informatie door aan alle systemen in het lichaam die moeten worden aangepast aan de nieuwe omstandigheden, zoals de voortplantingsorganen en vliegspieren?

Vlinders op de savanne
Wetenschappers van Wageningen University en de Universiteit Leiden hebben nu ontdekt dat hormonen een belangrijke rol spelen bij deze flexibiliteit. De Afrikaanse vlinder die ze gebruiken als model voor seizoensgebonden aanpassing leeft op de savanne, waar grote contrasten bestaan tussen het natte en droge seizoen. Tijdens het natte seizoen, als er voedsel in overvloed is, planten vlinders zich snel voort en zijn in hun korte leven zeer actief. Tijdens het droge voedselarme seizoen stellen ze voortplanting uit, zijn minder actief, maar leven wel langer.

Hormonen als schakelaar
Eerder onderzoek in het laboratorium toonde aan dat de alternatieve levensstijlen niet genetisch bepaald zijn, maar uitsluitend worden veroorzaakt door de omgeving waarin de rupsen opgroeien. Voor elk van de twee levensstijlen heeft de vlinder dus een alternatief genetisch programma en de omgeving bepaalt welk programma aan wordt gezet. De onderzoekers hebben nu ontdekt dat ecdyson, een hormoon dat alle insecten bezitten, een cruciale rol speelt in het schakelen tussen de seizoenen. Al in het popstadium verschilt de hormoonconcentratie in het bloed tussen poppen van het natte en droge seizoen. Wanneer ecdyson wordt geïnjecteerd in poppen die eigenlijk al bezig waren zich tot droge seizoensvorm te ontwikkelen, schakelen ze over op het programma voor het regenseizoen. Als de geïnjecteerde poppen uitkomen als volwassenvlinder steken ze meer energie in de voortplanting en gaan eerder eieren leggen. Ecdyson werkt dus als een centraal gestuurd signaal dat het hele lichaam vertelt in welk seizoen het zich bevindt en welke fysiologische aanpassingen nodig zijn om optimaal voorbereid te zijn op de omgeving waarin de volwassen vlinder zal uitkomen. Deze bevindingen tonen aan hoe dieren hormonen gebruiken om met wisselende omgevingen om te gaan. De bevindingen zijn gepubliceerd in The American Naturalist.

Tekst: Wageningen UR
Foto's: Ab H Baas, Saxifraga; Jan van der Straaten, Saxifraga