Seksferomoon nachtvlinder verrast biologen: aanmaak heel anders dan gedacht

Rupsen van nachtvlinders hebben een verwoestend effect op landbouwgewassen. Als het zou lukken om te zorgen dat nachtvlinders zich niet meer voortplanten op akkers, dan zou dat grote economische winst kunnen opleveren. De focus van biologen ligt op de specifieke mix van geurstoffen waarmee mannetjes en vrouwtjes van dezelfde soort elkaar vinden: feromonen.

Astrid Groot van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED) aan de Universiteit van Amsterdam (UvA) heeft er twee decennia geleden haar onderzoeksgebied van gemaakt. “Veel nachtvlindersoorten kunnen een enorme plaag vormen, die te bestrijden zijn met ‘feromoonverwarring’. De lucht wordt daarbij als het ware bezwangerd door vrouwelijk seksferomoon, waardoor de mannetjes de vrouwtjes niet meer kunnen lokaliseren.”

Acetaatester maken

Met collega’s van het IBED, de North Carolina State University en het Max Planck Institute for Chemical Ecology ontrafelde Groot nu eindelijk een vraagstuk dat haar al sinds het begin van haar wetenschappelijke loopbaan bezighoudt. "Van meer dan 2000 soorten nachtvlinders kennen we het seksferomoon. Verreweg de meeste soorten produceren daarin zogeheten acetaatesters. De vraag was altijd hoe zij die soort-specifieke acetaatesters aanmaken. Labs over de hele wereld zijn ermee bezig."

Maar men richtte zich daarbij op het verkeerde mechanisme, blijkt nu. Groot: "Tot op heden keek eigenlijk iedereen alleen naar genen die betrokken zijn bij de aanmaak van acetaatesters. Wij hebben een andere aanpak gekozen. Daarmee ontdekten we dat de kenmerkende acetaatesters juist ontstaan door het verbreken van chemische verbindingen."

Knippen in plaats van plakken

De biologen onderzochten twee soorten nachtvlinders, waarvan de ene wel en de andere geen acetaatesters in het feromoon heeft. Groot: "Via tientallen generaties kruisingen van die twee soorten vonden we een gebied in het DNA waarvan we vermoedden dat die de genetische code voor de aanmaak van acetaatesters bevat." Tot hun verbazing vonden de onderzoekers geen DNA dat codeert voor het plak-enzym dat ze verwachtten, maar wel voor knip-enzymen, zogenoemde esterases en lipases.

Om hun bevindingen te checken, schakelden de onderzoekers de specifieke genen via de DNA-techniek CRISPR uit in de gekruiste lijn met nog maar weinig acetaatesters in het feromoon. Daarna hadden de vrouwtjes van die lijn weer veel van de stof. Dat betekent dat acetaatesters in nachtvlinderferomoon niet ontstaan door het plakken van een acetylgroep aan een molecuul, maar juist door het verbreken van een acetylgroep. "Aanvankelijk leek het ons een omweg," zegt Groot, "maar het klopt wel."

De ontdekking biedt inzicht in de evolutie van deze geurstoffen die van belang zijn bij de paring. "We vermoeden dat de soorten zonder acetaatesters later in de evolutionaire geschiedenis zijn ontstaan dan de soorten met acetaatesters", zegt Groot.

Ook ingrediënt uit planten

Afgelopen augustus publiceerde Groot met anderen ook al een ander onderzoek naar de samenstelling van feromonen van mannelijke nachtvlinders. Daarin bleek dat bepaalde ingrediënten afkomstig zijn uit planten. De signaalstoffen worden waarschijnlijk opgenomen door rupsen tijdens het eten van de planten of door volwassen mannetjes via het drinken van nectar.

Tekst: Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED)
Foto: Laila Kee