Bij sluipwespen geldt: moeders wil is wet

Bij de sluipwespsoort Nasonia heeft het vrouwtje vrijwel volledige controle over het geslacht van haar nakomelingen. Biologen van de vakgroep Evolutionaire Genetica aan de Rijksuniversiteit Groningen hebben de manier van geslachtsbepaling van deze sluipwespsoort ontrafeld. Nasonia sluipwespen worden ingezet bij de biologische bestrijding van schadelijke insecten in de tuinbouw, maar zijn ook, net als fruitvliegjes, belangrijke proefdieren voor genetisch onderzoek. Het onderzoek wordt deze week gepubliceerd in het wetenschappelijke vakblad Science.

Nasonia sluipwespen leggen hun eieren in poppen van vliegen, die voorkomen in vogelnesten en kadavers, maar ze zijn ook gemakkelijk te kweken in het laboratorium. De Nasonia sluipwesp is dan ook een modelorganisme voor genetisch en evolutionair onderzoek.

Biologische bestrijding

Het DNA van Nasonia is onlangs volledig in kaart gebracht (Science, 15 januari 2010). Op basis van deze kennis wisten de Groningse onderzoekers genen te identificeren die belangrijk zijn voor de ontwikkeling tot mannetjes- of vrouwtjessluipwesp. Deze ontdekking kan belangrijk zijn voor het gebruik voor biologische bestrijding. Alleen sluipwespvrouwtjes ruimen namelijk plaaginsecten op en het kan dus economisch gewin opleveren als de productie van vrouwtjes kan worden verhoogd.

Handige eigenschap

Net als bij de fruitvliegen zijn bij Nasonia wespen kruisingen gemakkelijk uit te voeren, wat erg belangrijk is voor genetisch onderzoek. Maar er is een belangrijke eigenschap die Nasonia extra aantrekkelijk maakt: Omdat Nasonia mannetjes ontstaan uit onbevruchte eitjes (net zoals bij de honingbij) hebben de mannetjes maar één set chromosomen in plaats van twee (zoals bij fruitvliegen en mensen). Nasonia vrouwtjes ontstaan daarentegen uit bevruchte eitjes en hebben wél twee sets chromosomen. Deze voortplantingsvorm noemt men 'haplodiploid' en is een handige eigenschap bij het opsporen van genen en onderzoek naar interacties tussen genen.

Genregulatie

Bovendien kunnen deze wespen, net als mensen, de chemische structuur van hun DNA veranderen door methylatie. Dit proces speelt een belangrijke rol in het aan- en uitschakelen van genen tijdens de ontwikkeling en kan ten grondslag liggen aan aangeboren afwijkingen. Daarom is Nasonia ook belangrijk voor onderzoek naar de wetmatigheden achter dit epigenetische proces van genregulatie.

Geslachtsbepaling

Verrassenderwijs blijkt deze modificatiemogelijkheid van het DNA ook ten grondslag te liggen aan de geslachtsbepaling door Nasonia. Een cruciale rol hierbij speelt het transformer (tra) gen, dat het enzym TRANSFORMER (TRA) produceert. Dit TRA-enzym zorgt ervoor dat het individu een vrouwtje wordt. Maar het TRA-enzym zorgt er ook voor dat er door zelfregulatie steeds genoeg TRA aanwezig is. Als een Nasonia vrouwtje een ei legt, komt daar ook het tra messenger RNA in terecht, zodat TRA gemaakt kan worden. Maar zonder chromosoomset van de vader kan het embryo zelf niet voldoende TRA maken. Daarom zal een onbevrucht ei een mannetje worden.

Epigenetische modificatie

Als het ei wél bevrucht is, zal het embryo zelf ook TRA gaan maken, zodat uiteindelijk een vrouwtje ontstaat. Blijkbaar heeft de moeder, bij het doorgeven van haar genen, het tra-gen uitgeschakeld door het DNA chemisch te veranderen. Dit wordt epigenetische modificatie genoemd en blijkt meer voor te komen dan aanvankelijk werd gedacht.

Alles onder controle

Dus, terwijl bij fruitvliegen (net als bij mensen) een vader nodig is om zonen te produceren, is bij de sluipwesp een vader juist nodig om dochters te verwekken. Daarbij houdt de moeder alles volledig onder controle; want zij bepaalt of het ei bevrucht wordt - met sperma dat zij als een voorraad in haar lichaam heeft opgeslagen - en daarmee regelt zij ook de TRA-huishouding in haar nageslacht. Bij Nasonia geldt: moeders wil is wet!

Noot voor de pers

Het onderzoek is mede mogelijk gemaakt met steun van NWO
Hoge resolutie foto's voor publicatie  zijn op verzoek verkrijgbaar.

Meer informatie:
- dr. Louis van de Zande, louis.van.de.zande rug.nl, tel. 050-363 2126, Centre for Ecological and Evolutionary Studies (CEES)
- drs. Eveline Verhulst e.c.verhulst rug.nl, tel. 050-363 2119, Centre for Ecological and Evolutionary Studies (CEES)
- prof.dr. Leo Beukeboom, l.w.beukeboom rug.nl, tel. 050-363 8448, Centre for Ecological and Evolutionary Studies (CEES)