Wetenschap
Man of vrouw? Wetenschappers ontdekken het genetische mechanisme dat de geslachtsontwikkeling bij vlinders bepaalt
Wetenschappers van het Biologiecentrum van de Tsjechische Academie van Wetenschappen hebben in samenwerking met de Universiteit van Liverpool het genetische mechanisme ontdekt dat bepaalt of individuen van de vlindersoort Bicyclus anynana mannelijk of vrouwelijk worden.
Ook ontdekten ze dat als individuen met dezelfde variant van het geslachtsbepalende gen paren, de embryo’s niet overleven. Dit kan cruciale gevolgen hebben in kleine vlinderpopulaties met een lage genetische variatie, waar paring plaatsvindt tussen verwante individuen.
Dit is de eerste keer dat wetenschappers dit mechanisme bij vlinders hebben beschreven en verrassend genoeg lijkt het op een soortgelijk mechanisme bij honingbijen. De ontdekking is gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances .
De loensende struikbruine Bicyclus anynana komt oorspronkelijk uit het Afrikaanse continent. Het wordt vaak gebruikt voor genetisch onderzoek, deels vanwege zijn vermogen om zich snel te reproduceren en zich relatief gemakkelijk te kunnen voortplanten in laboratoriumomstandigheden. Bovendien is het hele genoom al in kaart gebracht.
Zoals onthuld door entomologen onder leiding van Arjen Van't Hof van het Biologiecentrum CAS en een internationaal team van medewerkers, wordt het geslacht van deze vlinder gereguleerd door verschillende combinaties van varianten van een gen genaamd Masculinizer. Eén variant leidt tot vrouwelijke ontwikkeling en twee verschillende varianten resulteren in mannelijke ontwikkeling.
De vlinders sterven als embryo wanneer twee identieke varianten van Masculinizer worden gecombineerd, maar dit is zeer ongebruikelijk in natuurlijke populaties omdat er een groot aantal verschillende varianten werd gevonden. De kans op twee identieke varianten die resulteren in embryonale sterfte wordt veel groter in sterk afgenomen populaties met verminderde genetische variatie veroorzaakt door inteelt.
Veel vlindersoorten zijn sterk in verval en als andere soorten hetzelfde mechanisme hebben als Bicyclus anynana, kan dit ernstige gevolgen hebben voor ernstig bedreigde soorten.
Dit mechanisme voor geslachtsbepaling is het eerste dat bij vlinders wordt aangetroffen en lijkt verrassend genoeg meer op dat van honingbijen die tot een andere insectengroep behoren dan op dat van de zijderups die tot dezelfde insectenorde behoort. Hetzelfde mechanisme ontwikkelde zich onafhankelijk in Bicyclus anynana en honingbijen, waardoor het een duidelijk voorbeeld is van convergente evolutie.
Ontdekte genetische mechanismen die seks bepalen
De ontwikkeling tot twee verschillende geslachten behoort tot de belangrijkste biologische kenmerken, maar ondanks het belang ervan zijn de onderliggende genetische mechanismen bij de meeste soorten niet blootgelegd. De belangrijkste reden waarom er nog zoveel onbekend is, is dat de mechanismen extreem divers zijn.
Lepidoptera, een grote insectengroep bestaande uit vlinders en motten, heeft W- en Z-geslachtschromosomen in plaats van X en Y. Vrouwtjes hebben meestal een W- en een Z-chromosoom en mannen hebben twee Z-chromosomen. Bij sommige soorten wordt het geslacht bepaald door het W-chromosoom, maar er zijn ook soorten waarbij de vrouwtjes geen W-chromosoom hebben.
"Deze soorten hebben verschillende geslachtsbepalende mechanismen die nog niet bekend zijn. Het mechanisme dat we ontdekten in Bicyclus anynana is heel anders dan het W-chromosoom-afhankelijke mechanisme dat eerder werd ontdekt in de zijderups Bombyx mori", zeggen de onderzoekers.