zombiemier

In april 2011 vertrok Charissa de Bekker, haar sporen verdiend in de schimmelgenetica in Utrecht, naar The Pennsylvania State University. Daar werkt ze nu als postdoc in de groep van gedragsecoloog David Hughes. De overlap? Zombiemieren. Of: hoe schimmels het gedrag van mieren kunnen beïnvloeden, en niet zo’n klein beetje ook.

Om haar onderzoek te financieren heeft Charissa een crowdfundingproject opgezet. Over dat project, en het onderzoek waar het deel van uitmaakt, sprak ik met haar.

 
 

Wat zijn zombiemieren precies?
Zombiemieren zijn eigenlijk niets anders dan mieren die geïnfecteerd zijn door een schimmel. Deze schimmelcellen nemen langzaam het lijf over, en als er genoeg schimmel in de mier zit, ook rondom het brein, dan scheidt die waarschijnlijk bepaalde stofjes uit die het brein kunnen manipuleren, en zo het gedrag van de mier kunnen veranderen. Mierengedrag is normaalgesproken heel voorspelbaar: in een nest hebben alle mieren een duidelijke taak. Maar door de schimmelinfectie wordt dit gedrag onderbroken, en krijg je een zogenaamde ‘zombiemier’.

Wat voor effect heeft de schimmel op de mier?
De schimmel zorgt ervoor dat de mier het nest verlaat, en naar een hogere positie klimt, zich daar stevig vastbijt aan een blad of een tak — afhankelijk van het ecosysteem. Daar gaat de mier dood en eet de schimmel de mier van binnenuit volledig op. De schimmel gebruikt de vrijgekomen energie dan om een soort paddenstoel te ontwikkelen, waar sporen uit komen, zodat de hele cyclus weer opnieuw begint.

Waar kan je deze zombiemieren tegenkomen?
Je kunt ze over de hele wereld vinden; zowel in het regenwoud als in de bossen die je in Europa vindt en in Noord Amerika. Op dit moment kunnen we in Europa geen zombiemieren meer vinden, maar ze zijn daar wel ooit geweest. Een van de oudste samples die we hebben (van kaakafdrukken van een mier in een gefossiliseerd blad) is 48 miljoen jaar oud en komt uit Duitsland. Nu zijn ze misschien niet meer in Europa, maar wel op heel veel andere plekken ter wereld, in veel verschillende ecosystemen. Afhankelijk van het ecosysteem bijt de mier zich op andere plekken vast in een plant: je kunt je voorstellen dat als je in een blaadje bijt dat in een normaal loofbos hangt, en de boom verliest zijn bladeren in de winter, dan kan zo’n schimmel niet overwinteren. In die bossen zie je dus dat de mieren zich aan takjes vastbijten, terwijl ze in een regenwoud eerder aan bladeren hangen. Het is dus een heel specifieke invloed die de schimmel heeft.

Jouw achtergrond is in schimmelgenetica. Hoe brengt dat jou bij deze mieren?
Ik ben eigenlijk altijd al heel geïnteresseerd geweest in dit onderwerp, en bij toeval kwam ik tegen het einde van mijn PhD periode mijn huidige begeleider David Hughes tegen. Hij is zelf een gedragsecoloog, dus met mijn achtergrond is dat een mooie samenwerking. Tijdens mijn PhD heb ik gekeken naar heterogeniteit in schimmelculturen. Ik heb schimmels laten groeien in petrischaaltjes en bijvoorbeeld gekeken naar hoe cellen aan de buitenkant van een schimmelkolonie hele andere dingen doen dan aan de binnenkant. Als je dat vertaalt naar een schimmel die in een gastheer zit, kun je je voorstellen dat hij verschillende dingen moet doen met verschillende weefsels die hij daar tegenkomt. Om het brein te manipuleren moet de schimmel bijvoorbeeld neuromodulators uitscheiden, vermoeden wij. Het kost waarschijnlijk veel energie om al die stofjes te maken, dus het is slim om dat alleen te laten doen door cellen die in de buurt zitten van het brein.

Je wil er dus achter komen wat de schimmelcellen die in het brein zitten precies doen. Hoe ga je dat aanpakken?
Ik ben nu de protocollen die ik eerder heb ontwikkeld voor mijn promotieonderzoek aan het vertalen naar het mierensysteem. Ik maak cryosecties (hele dunne plakjes van ingevroren weefsel, BV) van de mierenhoofden, en gebruik een microscoop met een UV-laser om de schimmelcellen die rondom het brein zitten uit te snijden. Uit die cellen kan ik vervolgens het RNA isoleren, en laat ik het transcriptoom (alle genen die tot expressie komen, BV) sequencen.
Die dataset wordt een grote stap vooruit. Nu is een deel van ons verhaal nog steeds een anekdote. Ik vertelde bijvoorbeeld over de levenscyclus, maar hoewel we wel een beetje weten wat er gebeurt, hebben we geen idee van hoe het precies in zijn werk gaat. Als we meer genetische informatie hebben kunnen we vanuit daar ook echt de diepte in gaan.

Op Charissa’s crowdfundpagina staat nog veel meer informatie over haar onderzoek, met foto’s en filmpjes uit het lab en het veld, en de eerste foto’s van succesvolle cryosecties. Natuurlijk kun je haar daar ook steunen! Ga naar microryza, en draag bij aan meer zombiekennis!