Wetenschap - 27 oktober 2017

De kunst van het klein zijn

tekst:
Roelof Kleis

Kleine sluipwespen hebben kleinere hersens dan grotere soortgenoten. Maar ze zijn even slim. Dat krijgen ze voor elkaar door kleinere hersencellen te maken.

© Jitte Groothuis. Een kleine sluipwesp (Trichogramma evanescens) op het oog van een grotere sluipwesp (Nasonia vitripennis)

Dat concludeert Emma van der Woude in haar proefschrift The art of being small, dat ze vandaag verdedigt. Van der Woude borduurt met deze studie voort op een  opzienbarende ontdekking die ze tijdens haar masterthesis deed. Metingen aan sluipwespen liet zien dat die beestjes de wet omzeilen. In dit geval de biologische Wet van Haller, die een relatie legt
tussen de grootte van de hersenen en lichaam van een organisme.

Mysterie
Hoe kleiner een dier, hoe relatief groter de hersenen. Het verband is exponentieel. Maar bij sluipwespen dus niet, ontdekte Van der Woude. Bij de sluipwesp Trichogramma evanescens
is het verband lineair. Een twee keer zo kleine sluipwesp heeft dus maar twee keer zo kleine hersenen. Kleiner dan eigenlijk ‘kan’. Dat is energetisch gunstig, want hersens onderhouden kost veel energie. In haar promotiestudie dook Van der Woude dieper in dit mysterie.

proefschroftVanderWoude.jpg

De Trichogramma’s behoren tot de kleinste dieren op aarde en meten tussen de 0,3-0,9 millimeter. Die omvang is flexibel en hangt onder meer af van de ruimte die er is in de eitjes van de gastheer en het aantal aanwezige eitjes. Sluipwespen zijn parasitair en leggen hun eitjes in die van vlinders en motten. De hersenen van die beestjes zijn nog veel kleiner: zo’n
50-100 micrometer. Met het blote oog is dat niet te zien.

Pellen
Het prepareren van wespenhersens is daardoor microchirurgie. ‘Moeilijk werk. Je moet er een vaste hand voor hebben’, legt Van der Woude uit. ‘Je werkt onder een microscoop met scherpe pincetten. Daarmee prepareer je de hersens vrij. Alsof je een ei aan het pellen bent.’ Als ‘slachtoffers’ gebruikte ze een lijn zusterwespen die genetisch identiek zijn. De beestjes werden zo gekweekt dat hun afmeting onderling veel verschillen.

De meest voor de hand liggende verklaring voor het relatief kleine hersenvolume van kleine sluipwespen is dat ze over minder hersencellen beschikken. Van der Woude heeft dat onderzocht door de hersenstructuren te onderzoeken die bij de verwerking van geur zijn betrokken. Geur is belangrijk voor insecten, omdat het de taal is waarmee ze communiceren met elkaar en hun omgeving. Geurgebiedjes zijn bovendien makkelijk te herkennen in de hersenen van insecten.

Wespen van verschillende omvang beschikken over evenveel zogeheten glomeruli, bolvormige subeenheden van geurverwerking
Emma van der Woude

Maar minder volume betekent niet minder complex, blijkt uit Van der Woude’s onderzoek. ‘Wespen van verschillende omvang beschikken over evenveel zogeheten glomeruli, bolvormige subeenheden van geurverwerking.’ Daarnaast blijken grote en kleine wespen over dezelfde hoeveelheden neuronen te beschikken die belangrijke neurotransmitters als serotonine en dopamine afgeven. Zij het, dat die neuronen bij kleine wespen wel kleiner zijn. 

Koffie
Sluipwespen lijken dus over een truc te beschikken waarmee ze de grootte van hun hersencellen kunnen aanpassen aan hun omgeving. En die truc gaat niet ten kosten van hun leervermogen, blijkt uit proeven waarbij wespen wordt aangeleerd bepaalde geuren (koffie en vanille) of kleuren (blauw en geel) te onthouden. Grote en kleine wespen leren dit even snel en onthouden het even lang. Dat is wat Van der Woude de kunst van de sluipwesp noemt. ‘Hersens kleiner maken dan je volgens Hallers wet zou verwachten, zonder dat dit ten koste gaat van de complexiteit en het leervermogen.’

Zoals altijd in de natuur is er een pay-off. De truc heeft zijn prijs. Van der Woude denkt dat het de levensduur is. Kleinere sluipwespen leven korter, is al in de jaren ’80 aangetoond. Het is volgens Van der Woude aannemelijk dat de kleinere cellen van kleine Trichogramma over minder machinerie bezitten om het interne huishouden op peil te houden.


Re:ageer