Zoölogie
“Hoe weet een wespalarve, zonder enige kennis of training, welke stoffen ze moet produceren om dodelijke microben uit te schakelen?”
“Een zombie-kakkerlak, geleid aan zijn antenne, als een paard aan de teugels. Geen sciencefiction, maar biologische precisie.”
“De natuur is geen toevallig systeem, maar een open boek vol aanwijzingen over intelligent ontwerp en verborgen wijsheid.”
“De larve desinfecteert haar prooi met een perfecte mix van antibacteriële stoffen – zonder laboratorium, zonder handleiding.”
“Zelfs in het duistere nest van een parasitaire wesp schittert de boodschap van een Schepper die niets aan het toeval overlaat.”
Ondanks de normale reactie van een kakkerlak om te vluchten bij gevaar of risico, lijkt het insect de wesp juist uit te dagen onder invloed van het gif.
In dit artikel:
- De smaragdgroene kakkerlakwesp heeft een unieke voortplantingsstrategie: haar prooi verlammen en manipuleren en die gebruiken als voedselbron voor haar larven.
- Wespalarven gebruiken speciale afscheidingen om zichzelf te beschermen tegen mogelijk schadelijke microben binnen hun gastheer, de kakkerlak – iets dat inzichten kan bieden in de ontwikkeling van nieuwe antimicrobiële middelen.
- Hoewel bekend is dat deze antibacteriële afscheiding een gespecialiseerde mix is die fungeert als eerste verdedigingslinie tegen een reeks bacteriën, virussen en schimmels, blijft de vraag bestaan hoe een ‘onwetende’ wesp in staat is om zo’n complexe chemische verdediging en voortplantingsstrategie te ontwikkelen.
Kakkerlakken op het menu
Dieren die zich voeden met kakkerlakken lopen aanzienlijke risico’s, aangezien kakkerlakken – door hun leefomgeving – allerlei microben in hun lichaam kunnen dragen. Eén van de dieren met zo’n bijzonder dieet is de wesp. Meer specifiek: het is niet de volwassen wesp zelf, maar de larve die een opvallende voorkeur heeft.
Zowel mannetjes als vrouwtjes van de smaragdgroene kakkerlakwesp (Ampulex compressa) vertonen gelijkenissen met andere soorten binnen hun familie. Toch onderneemt het vrouwtje van deze soort een verbazingwekkend proces om zich voort te planten. Zoals voorgeschreven door haar genetische code, kiest zij eerst een kakkerlak uit die als voedsel en thuisbasis zal dienen voor haar larven.
Een eigen ‘operatie’
De eerste stap van de wesp is om de buik of hals van de kakkerlak te steken en daarbij een speciaal samengestelde gifmengeling uit haar klieren te injecteren. Deze eerste injectie verlamt de kakkerlak gedeeltelijk, waardoor deze enkel nog zijn poten kan buigen. Hierdoor raakt het insect geïmmobiliseerd en – nog belangrijker – wordt ook de beweging van zijn kop beperkt. Terwijl de kakkerlak de situatie nog nauwelijks beseft, volgt een tweede injectie – recht in een specifiek deel van zijn hersenen.
Normaal gesproken zou een kakkerlak vluchten bij gevaar, maar onder invloed van het gif lijkt het dier de wesp zelfs uit te dagen. Deze schijnbare moed is echter geen echte dapperheid: wetenschappers ontdekten dat het wespengif de activiteit van octopamine, een neurotransmitter, onderdrukt. Daardoor verliest de kakkerlak het vermogen tot complexe vrijwillige bewegingen, maar blijft hij wél bestuurbaar.
Zou dit gif, met zijn unieke samenstelling, hetzelfde effect hebben als het in een ander deel van de kakkerlak wordt geïnjecteerd? Grondige studies wijzen uit dat de wesp haar angel uiterst precies richt op een specifiek hersengebied door het chitinepantser heen. Net zoals een chirurg laparoscoop gebruikt bij een operatie, gebruikt de wesp haarsensoren aan beide zijden van haar angel om het doelgebied in het brein van haar prooi te vinden. Ze beweegt haar angel in verschillende richtingen tot ze een nauw deel van de hersenen met motorneuronen bereikt. Zodra het gif daar terechtkomt, verliest de kakkerlak het vermogen tot complexe bewegingen zoals lopen of rennen. Tegelijk verandert hij in een soort zombie, die enkel nog kan bewegen wanneer hij van buitenaf wordt gestuurd. De wesp neemt vervolgens de antenne van de kakkerlak vast en leidt hem naar haar nest – zoals een ruiter een paard met teugels leidt. Op deze manier hoeft de wesp haar zware prooi niet zelf te dragen. Een bijzonder staaltje natuurkunde – en dat van een dier zonder enige wetenschappelijke kennis of bewustzijn.
“Mama, geef me vers vlees”
De vrouwelijke wesp vervolmaakt haar taak door haar larve voorzichtig op de buik van de verlamde kakkerlak te plaatsen. Vervolgens sluit ze het nest af met kleine steentjes, waarmee ze een thuis creëert dat zowel bescherming als voeding biedt aan haar larve tot die uitgroeit tot een volwassen wesp. Ongeveer drie dagen na het plaatsen van de larve beginnen de verlammende effecten van het gif af te nemen, maar de kakkerlak is dan al veroordeeld tot zijn lot. In deze periode voedt de larve zich met de voedzame inwendige organen van de kakkerlak – vergelijkbaar met moedermelk qua voedingswaarde. Verrassend genoeg blijft de kakkerlak gedurende dit hele proces in leven. Wie leert deze onwetende larve wat en hoe ze moet eten?
Gedurende ongeveer een week voedt de larve zich langzaam met deze verse bron. Wanneer de organen volledig zijn verorberd, fungeert het lege chitineskelet van de kakkerlak als woning. Daarbinnen bouwt de larve een cocon. Wanneer de metamorfose is voltooid, komt de volwassen wesp tevoorschijn.
Een lesje in hygiëne
Bij het uitkomen dringt de wespalarve het lichaam van de kakkerlak binnen – een vijandige omgeving vol bederf en potentieel gevaarlijke micro-organismen. Kakkerlakken leven doorgaans in onhygiënische omstandigheden en staan bloot aan talloze bacteriën, virussen en schimmels. Hoe overleeft de larve dan in zo’n omgeving?
Dr. Gudrun Herzner van de Universiteit van Regensburg, Duitsland, raakte gefascineerd door deze vraag. Met zijn team zette hij een experiment op waarbij ze de microben op een gewone kakkerlak vergeleken met die op kakkerlakken die parasitaire wespenlarven bevatten. Daarbij observeerden ze nauwkeurig de larvale ontwikkeling.
Speciale saus op het menu
De onderzoekers wilden ontdekken hoe de larven zich verdedigen tegen de microben in hun gastheer. Hiervoor volgden ze 8 dagen oude larven via kleine openingen in het buikpantser van de kakkerlak. Ze zagen dat de larven speekselachtige vloeistoffen uitscheidden voordat ze begonnen te eten. De larven plaatsten druppeltjes van deze vloeistof op het weefsel van de kakkerlak en smeerden die vervolgens uit over het oppervlak.
Het leek alsof de larven een soort “speciale saus” toevoegden aan het verse vlees om het smakelijker te maken. Gedreven door nieuwsgierigheid analyseerden Herzner en zijn team deze afscheidingen met gespecialiseerde technieken. Uit een vergelijkende chemische analyse van parasitaire en gezonde kakkerlakken kwamen twee verbindingen naar voren: melleïne, een isocoumarine-derivaat, en micromolide.
Als de larven deze stoffen niet gebruiken om het vlees te verteren, waarom produceren ze dan zulke complexe stoffen? Kunnen levenloze atomen zomaar samengaan om zulke ingewikkelde moleculen te maken, zonder enig inzicht in de behoeften van de larve?
Het onderzoeksteam stelde als hypothese dat deze orale afscheidingen de larven beschermen tegen microben in hun gastheer. Om dit te testen, creëerden ze een voedingsrijke bouillon waarin microben snel groeien. Ze ontdekten dat toevoeging van melleïne en micromolide de groei van Serratia marcescens (Gram-negatief) en Staphylococcus hyicus (Gram-positief) – beide ziekteverwekkers – aanzienlijk remde [2].
Het onderzoek toonde aan dat wespalarven een perfecte antibacteriële mix gebruiken tegen dodelijke micro-organismen in hun gastheer. Hoewel duidelijk is dat deze afscheiding fungeert als eerste verdedigingslinie tegen bacteriën, virussen en schimmels, blijft het mysterie: hoe kan een ‘domme’ wesp zo’n ingenieus chemisch verdedigings- en voortplantingssysteem ontwikkelen? [3]
Tot slot
Gezien de wereldwijde reactie op de COVID-19-pandemie, zou het onderzoek van Dr. Herzner en zijn team weleens het begin kunnen zijn van een nieuw tijdperk op het gebied van voedsel- en lichaamsreiniging – met mogelijk nieuwe antimicrobiële schoonmaakmiddelen in de toekomst.
De natuur is een verbazingwekkend boek dat zich voor onze ogen ontvouwt, om te bestuderen en verwondering op te roepen. Alles – zelfs iets zo klein als een kakkerlak of een wesp – kan ons inspireren tot verder onderzoek en reflectie op Degene die het allemaal heeft geschapen.
Deze bijdrage is gebaseerd op het Engelstalige artikel van Salih Seref Duran, “What wasps can teach us about hygiene”, oorspronkelijk verschenen in The Fountain Magazine op 1 november 2023.
Online beschikbaar via: https://fountainmagazine.com/all-issues/2023/issue-156-nov-dec-2023/what-wasps-can-teach-us-about-hygiene
De Nederlandse vertaling werd verzorgd door Bahattin Koçak.
Noten:
- “Direct Injection of Venom by a Predatory Wasp into Cockroach Brain”, www.bgu.ac.il/life/Faculty/Libersat/pdf/JNB.2003b.pdf
- “Larvae of the parasitoid wasp Ampulex compressa sanitize their host, the American cockroach, with a blend of antimicrobials”, PNAS (Proceedings of The National Academy Sciences of The USA), 7 januari 2013, www.ncbi.nlm.nih.gov/
