tribolium_chris

 

Vandaag promoveert bioloog Chris Jacobs aan de Universiteit Leiden, met zijn onderzoek aan de evolutie van insecteneieren. Chris is een succesvolle wetenschapper, en neemt daarnaast ruim de tijd om wetenschap uit te leggen op zijn weblog Science Explained. Voor SciencePalooza schreef Chris een samenvatting van zijn onderzoek.

Chris, namens iedereen van SciencePalooza: van harte gefeliciteerd met je promotie, en heel veel succes met het vervolg van je wetenschapscarrière!

 

De meest soortenrijke groep op aarde zijn de insecten: ze zijn in hun geheel goed voor ongeveer driekwart van de ongeveer anderhalf miljoen beschreven soorten. Er zijn veel ideeën over waarom insecten zo ontzettend succesvol zijn, maar daarbij is zelden gekeken naar de rol die hun eieren spelen. Dit komt waarschijnlijk omdat het insecteneitje doorgaans gezien wordt als een weerloos stadium van ontwikkeling. Eieren van het meest onderzochte insect, de fruitvlieg (Drosophila melanogaster), kunnen zichzelf namelijk niet beschermen tegen bijvoorbeeld uitdroging en infectie. Zonder de mogelijkheid om zichzelf te beschermen zijn insecteneieren afhankelijk van hun moeder om te overleven.

Met mijn promotieonderzoek laat ik echter zien dat die veronderstelling niet op waarheid berust. Ik heb onderzoek gedaan naar de kastanjebruine rijstmeelkever (Tribolium castaneum, zie plaatje boven), en aangetoond dat eieren door de ontwikkeling van een beschermende laag rondom het ei, de zogenaamde ‘serosa’, zichzelf kunnen beschermen tegen uitdroging en infectie. Deze ontdekking heeft grote consequenties voor ons begrip van hoe insecten kunnen overleven op zowel droge locaties als in een wereld vol met microben.

insectenei


Het insectenei kan op het droge land overleven

Anders dan de andere stadia van ontwikkeling zijn insecteneieren natuurlijk niet mobiel. Terwijl de moeder met gemak even ergens anders naar toe vliegt om wat te drinken, moet het eitje het doen met het vocht wat het had toen het gelegd werd. Dit vocht niet kwijtraken is dus vanzelfsprekend belangrijk om te overleven.

Een ei dat gelegd is op een vochtige plek heeft dus goede kansen. Dit doen bijvoorbeeld andere geleedpotigen, zoals duizendpoten en pissebedden (nee, dat zijn geen insecten!). Maar deze tactiek betekent wel dat ze dus altijd gebonden zijn aan vochtige plekken, en zich niet op droge plaatsen kunnen voortplanten. Insecteneieren daarentegen ontwikkelen een extra laag in het ei, de serosa. Deze scheidt een cuticula (een soort huid) uit, die het ei beschermt tegen uitdroging. Deze innovatie van insecten heeft ervoor gezorgd dat ze niet meer afhankelijk zijn van vochtige plekken om zich voort te planten, en dus dat ze overal kunnen leven. De eieren van (één van de weinige) insecten die geen serosa maken, de fruitvliegen, kunnen dan ook niet op droge plekken overleven. De serosa die in alle andere insectengroepen wel voorkomt heeft waarschijnlijk een grote rol gespeeld in het succes van de insecten (1).

Het insectenei kan zichzelf verdedigen tegen microben
Maar niet alleen uitdroging vormt een probleem voor insecteneieren. Zoals ook wij een eitje bij het ontbijt lekker vinden, vinden micro-organismen de voedselrijke insecteneieren ook onweerstaanbaar. Speelt de serosa daar misschien ook een rol? Bij een infectie zijn de serosaloze eieren van de fruitvlieg hulpeloos: het immuunsysteem reageert er nauwelijks op (2). De belangrijke rol van de serosa bevestigden we in de meelkever, in deze soort kunnen we d.m.v. het uitschakelen van een gen eieren zonder serosa verkrijgen. Door de immuunreactie in eieren mét en zonder de beschermende serosa te vergelijken vonden we dat bacteriën twee keer zo snel groeien in eieren zonder deze beschermende laag. Verder werd het ook duidelijk dat het insectenei net zoveel immuniteitsgenen aan kan zetten als de volwassen kever, terwijl eieren zonder de serosa dezelfde immuniteitsgenen niet kunnen gebruiken (3). Hoe dat komt, zagen we met behulp van een hele sterke microscoop: in de eieren van de meelkever worden antimicrobiële stofjes in de serosa gemaakt. Het is dus echt de serosa is die de groei van bacteriën afremt.

Ofwel, het insectenei is echt niet zo weerloos als wel werd gedacht!

Referenties:
(1) Jacobs, C.G.C., Rezende, G.L., Lamers, G.E.M. and van der Zee, M. (2013). The extraembryonic serosa protects the insect egg against desiccation. Proceedings of the Royal Society B, 280. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2013.1082
(2) Jacobs, C.G.C. and van der Zee, M. (2013). Immune competence in insect eggs depends on the extraembryonic serosa. Developmental and Comparative Immunology, 41, 263-269. http://dx.doi.org/10.1016/j.dci.2013.05.017
(3) Jacobs, C.G.C., Spaink, H.P., van der Zee, M. (2014). The extraembryonic serosa is a frontier epithelium providing the insect egg with a full-range innate immune response.
eLife – DOI: 10.7554/eLife.04111 (actief vanaf 9 December 2014).

Ben jij aan het promoveren en wil je jouw onderzoek ook uitleggen op SciencePalooza? Neem dan contact met ons op over een gastbijdrage!