Bacteriën in eierstokken van mosselkreeftjes sturen mogelijk hun voortplanting
Onderzoekers hebben in de eicellen van mosselkreeftjes bacteriën gevonden die van moeder op nakomeling worden doorgegeven – een duidelijk teken van endosymbiose. Het gaat om de bacterie Cardinium, die diep in de voortplantingsorganen van de diertjes leeft. “We zien de bacteriën letterlijk in de eicellen zitten,” zegt Isa Schön, evolutionair bioloog aan het Instituut voor Natuurwetenschappen. “Dat maakt deze mosselkreeftjes een nieuw modelsysteem om ongeslachtelijke voortplanting te bestuderen.”
Mosselkreeftjes zijn minuscuul kleine kreeftachtigen, vaak maar een halve millimeter groot, die zowel in zoetwater als in zee leven. In deze studie gaat het om drie zoetwatersoorten: Heterocypris incongruens, Herpetocypris cheveuxi en Eucypris virens. Ze planten zich in de onderzochte populaties ongeslachtelijk voort: vrouwtjes krijgen alleen dochters en dit zonder mannetjes.
De onderzoekers ontdekten dat de bacterie Cardinium in de eierstokken én in de eieren van deze mosselkreeftjes leeft. Zulke bacteriën noemen we endosymbionten: ze wonen binnenin de cellen of het lichaam van hun gastheer. De bacteriën worden via de eicellen van moeder op nakomelingen doorgegeven, wat erop wijst dat ze een stabiele, erfelijke partner zijn.
“Bij veel insecten weten we al dat endosymbionten de voortplanting kunnen manipuleren, bijvoorbeeld door mannetjes te doden of ongeslachtelijke voortplanting uit te lokken,” legt Schön uit. “Omdat deze mosselkreeftjes ook ongeslachtelijk zijn, vermoeden we dat Cardinium daar een rol in kan spelen.”
Microchirurgie
Om de bacteriën te kunnen zien, moesten de onderzoekers eerst de voortplantingsorganen van de diertjes isoleren. Dat is precisiewerk. “Je moet je voorstellen: een mosselkreeftje is nauwelijks een millimeter groot,” zegt Schön. “Collega Koen Martens is erin geslaagd om de eierstokken uit zo’n diertje te peuteren – en de eicellen zelf zijn nóg veel kleiner. Dat vond ik echt indrukwekkend.”
De eierstokken en eieren werden vervolgens gekleurd met een speciale techniek (FISH, fluorescentie-in-situ-hybridisatie). Daarbij gebruiken onderzoekers een kort stukje DNA met een fluorescerende kleurstof dat zich vasthecht aan het DNA van Cardinium. Onder de confocale microscoop lichten de bacteriën op als gekleurde puntjes in het weefsel, zodat hun precieze locatie zichtbaar wordt.
3D-beelden tonen dat de bacteriën echt ín de eicellen zitten en zich daar delen. Ze komen vooral voor in de vroege ontwikkelingsstadia van de eicellen in de eierstokken.
Bacteriën als mogelijke aanstuurders van ongeslachtelijke voortplanting
Endosymbionten zoals Cardinium en Wolbachia zijn al bekend als “voortplantingsmanipulatoren” bij insecten en andere geleedpotigen: ze kunnen de verhouding mannetjes/vrouwtjes veranderen of parthenogenese (ongeslachtelijke voortplanting) veroorzaken.
Omdat de onderzochte mosselkreeftjes zich ongeslachtelijk voortplanten én Cardinium in hun voortplantingsorganen zit, vermoeden de onderzoekers dat de bacterie deze manier van voortplanting mee kan sturen. Dat kan in de toekomst getest worden door de bacteriën met antibiotica uit te schakelen en te kijken of de voortplanting verandert.
Piepkleine kreeftjes, grote vragen
Parthenogenese is niet zomaar een curiositeit: ongeslachtelijke voortplanting komt ook veel voor bij landbouwgewassen. Beter begrijpen hoe die vorm van voortplanting werkt, kan dus op langere termijn ook relevant zijn voor de landbouw en veredeling.
Deze studie toont aan dat zoetwatermosselkreeftjes de eerste volledig aquatische gastheren zijn waarin Cardinium met zekerheid als endosymbiont is aangetoond. Ze vormen daarmee een nieuw modelorganisme voor onderzoek naar de evolutie van voortplanting en de rol van bacteriële partners daarin.
De resultaten zijn gepubliceerd in het vakblad Proceedings of the Royal Society B.
