Hoe vlinders met hun hormonen de toekomst voorspellen
Niet alleen bij tieners in de pubertijd lijken hormonen de baas. Ook
bij insecten spelen hormonen een cruciale rol in het afstemmen van
gedrag, groei en voortplanting op externe omstandigheden. Zo heeft
voortplanten weinig zin in een seizoen van voedselschaarste, omdat dan
nakomelingen een slechte start zullen maken.
Seizoensafhankelijke ontwikkeling
Bicyclus anynana vrouwtje, opgegroeid in het laboratorium in een
omgeving zoals in het natte seizoen. Vlinders investeren veel energie
in snelle voortplanting en ze leven relatief kort. Photo: Oskar
Brattström
Bicyclus anynana vrouwtje, opgegroeid in het laboratorium in een
omgeving zoals in het natte seizoen. Vlinders investeren veel energie
in snelle voortplanting en ze leven relatief kort. Photo: Oskar
Brattström
Een betere strategie is om de voortplanting te laten samenvallen met
het seizoen wanneer er ruimschoots voedsel beschikbaar is. Leidse
biologen onderzoeken hoe de tropische vlinder Bicyclus anynana zich
aanpast aan de afwisseling van seizoenen van voedselgebrek en
âovervloed. Rupsen sturen, tijdens hun ontwikkeling, hun metabolisme en
fysiologie bij, afhankelijk van het seizoen waarin ze als vlinder
verwachten uit te komen. Op die manier zijn ze optimaal voorbereid op
schaarste, of juist of overvloed aan voedsel. Om te kunnen anticiperen
op het soort omgeving waar ze als volwassen vlinder in terecht zullen
komen, is het cruciaal om al tijdens de ontwikkeling relevante signalen
uit de omgeving op te pikken die indicatief zijn voor de komende
wisseling van de seizoenen.
Hormoon als schakelaar
In Malawi, waar deze vlinder van nature voorkomt, daalt de temperatuur
voordat het droge seizoen begint. Rupsen gebruiken temperatuur als
indicator voor het seizoen waarin ze zitten. Wetenschappers van de
Universiteit Leiden ontdekten dat het steroïd hormoon Ecdyson een
beslissende rol speelt in hoe rupsen tijdens hun ontwikkeling
informatie uit de omgeving gebruiken om het volwassen fenotype aan te
passen aan het toekomstige seizoen. Ze beschrijven deze week in
Proceedings of the Royal Society B hoe dit hormoon lijkt te werken als
een schakelaar met maar twee standen.
Vinders aangepast aan voedselarme omstandigheden
Bicyclus anynana tijdens het droge seizoen in Zuid-Afrika. In dit
voedselarme seizoen hebben vlinders schutkleuren op hun vleugels, ze
stellen voortplanting uit en investeren veel energie in overleven tot
het einde van de droge tijd. Photo: Andre Coetzer
Bicyclus anynana tijdens het droge seizoen in Zuid-Afrika. In dit
voedselarme seizoen hebben vlinders schutkleuren op hun vleugels, ze
stellen voortplanting uit en investeren veel energie in overleven tot
het einde van de droge tijd. Photo: Andre Coetzer
Als de temperatuur tijdens de ontwikkeling van de rupsen onder een
bepaalde drempelwaarde blijft â die in de natuur correspondeert met het
droge seizoen â, wordt dit hormoon pas laat in de ontwikkeling actief
en ontwikkelen de rupsen zich tot vlinders die aangepast zijn aan de
voedselarme omstandigheden van dat seizoen. Ze investeren weinig
energie in voortplanting, en veel in reserves om het slechte seizoen
door te komen.
Vlinders die in voorplanting investeren
Als de temperatuur boven die drempelwaarde komt, wordt Ecdyson eerder
tijdens de ontwikkeling al actief, en ontwikkelen de rupsen zich tot
vlinders die veel energie investeren in voorplanting. Er zijn dus al
tijdens de ontwikkeling discrete, hormonale verschillen tussen vlinders
van het droge en natte seizoen. Dit hormoon schakelt alleen tussen de
twee fenotypes bij relevante temperatuurveranderingen, die
daadwerkelijk voorspellend zijn voor de wisseling van de seizoenen.
Oostra V, de Jong MA, Invergo BM, Kesbeke F, Wende F, Brakefield PM and
Zwaan BJ. Translating environmental gradients into discontinuous
reaction norms via hormone signalling in a polyphenic butterfly.
Proceedings of the Royal Society B. Online 8 Sep 2010.
Universiteit Leiden