Aanpassen aan klimaatverandering: door mutatie kunnen meelkevers zich sneller ontwikkelen
Leidse biologen vonden een mutatie in meelkevers die ervoor zorgt dat ze zich sneller kunnen ontwikkelen. Zij denken dat meer insecten hun ontwikkelingssnelheid kunnen veranderen, wat kan helpen om zich aan te passen aan klimaatverandering. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Ecology and Evolution.
Meelkevers die een bepaalde genomische deletie hebben, kunnen sneller groeien dan meelkevers zonder deze mutatie. Snel groeien is handig als er weinig voedsel is en een kever daardoor snel volwassen moet zijn om naar eten te kunnen vliegen. Maar de snellere ontwikkeling heeft niet alleen maar voordelen. De snelgroeiende meelkevers zijn kleiner en leggen minder eieren. Als de omstandigheden stabiel zijn en er voldoende eten is, is het beter om wat langzamer te groeien zodat de kever groter kan worden en meer eitjes kan leggen.
Hoe komt de snellere ontwikkeling?
De biologen onderzochten hoe het komt dat sommige meelkevers zich sneller ontwikkelen dan anderen. Ze vonden dat de sneller groeiende kevers een deletie hebben in een stukje genoom wat de expressie van het enzym (CYP18a1) reguleert. Dit enzym is betrokken bij het afbreken van het hormoon ecdyson wat heel belangrijk om allerlei ontwikkelingsovergangen te maken, bijvoorbeeld vervellen naar het volgende larvenstadium en verpoppen. Door de verandering in het enzym CYP18a1 breekt ecdyson minder snel af, waardoor de hormoonpiek snel omhoog gaat. Alle stappen in de ontwikkeling van de meelkever gaan hierdoor sneller.
Namaken van de deletie
Uniek aan het onderzoek is dat de biologen zeker weten dat de deletie die effect heeft op het enzym CYP18a1 de oorzaak is van de snellere groei en dat er geen andere genetische variaties tussen de meelkevers verantwoordelijk zijn. Met de CRISPR/CAS9-techniek konden ze namelijk in de helft van een genetisch identieke populatie de deletie namaken. De meelkevers met de deletie groeiden in het lab sneller dan de kevers zonder de verandering in het enzym.
Aanpassen aan klimaatverandering
Als bomen, planten en bloemen eerder of later bloeien door klimaatverandering moeten insecten zich daar op aanpassen willen ze kunnen overleven. ‘Er is heel duidelijk een enorme selectiedruk op insecten om hun ontwikkelingstijd te veranderen’, zegt Maurijn van der Zee die betrokken was bij het onderzoek. ‘Ons onderzoek kan helpen om te zien welke andere insecten hun ontwikkelingssnelheid kunnen aanpassen door sneller of juist langzamer te groeien.’ Daarmee kunnen we misschien uitvinden over welke insecten we ons veel zorgen moeten maken en over welke niet.’
Aan de ene kant vindt Van der Zee het geruststellend dat insecten zich snel kunnen aanpassen aan veranderende omstandigheden met hun ontwikkelingssnelheid. Maar aan de andere kant is het niet alleen maar goed nieuws. ‘Ook andere dingen veranderen mee, zoals de grootte van het insect en hoeveel eieren ze leggen en misschien nog wel meer waar we ons nog niet bewust van zijn.’
Lees het artikel A life-history allele of large effect shortens developmental time in a wild insect population in Nature Ecology and Evolution. Een PDF van het artikel is ook te downloaden.
Lees ook de 'Behind the Paper' A single genomic deletion speeds up development in beetles, but makes them smaller.
Tekst: Dagmar Aarts
Foto: Maurijn van der Zee