NEV Dissertatieprijs 2009: Evolutionary consequences of reproductive parasites in spider mites

Evolutionaire consequenties van reproductieve parasieten in spintmijten Een vlinderpopulatie waarin alle mannelijke nakomelingen doodgaan, een mijtensoort die zich geheel aseksueel voortplant, of een pissebed die eigenlijk man is maar zich voortplant als vrouw – dit zijn enkele voorbeelden van merkwaardige verschijnselen die volop te vinden zijn in het veld, en die vaak door zelfzuchtige bacteriën veroorzaakt worden. Hoe kan dat? Dit betreft bacteriën die de gastheer infecteren en verticaal, van moeder op nakomelingen, worden doorgegeven. Dat gaat dan via de eicellen; in sperma is geen ruimte voor bacteriën.Vanuit bacterieel oogpunt zijn mannetjes overbodig. De bacteriën zien liever veel vrouwtjes, en sommige bacteriesoorten hebben manieren ontwikkeld om hun eigen overleving te vergroten: ze manipuleren het voortplantingsmechanisme van hun gastheer op zo’n manier dat er meer geïnfecteerde vrouwtjes worden geproduceerd. Een viertal manipulaties zijn bekend: ‘male-killing’ (mannelijke nakomelingen worden gedood), transseksualiteit (genetische mannetjes worden functionele vrouwtjes), aseksualiteit (vrouwtjes planten zich aseksueel voort) en cytoplasmatische incompatibiliteit (paringen van ongeïnfecteerde vrouwtjes met geïnfecteerde mannetjes mislukken). Naar schatting is ongeveer 60% van alle geleedpotige soorten geïnfecteerd met deze bacteriën.Waarschijnlijk spelen deze bacteriën een grote rol in de evolutie van geleedpotigen en kunnen ze in sommige gevallen zelfs soortsvorming induceren. De meest bekende bacteriën behoren tot de genera Wolbachia en Cardinium. Dit artikel beschrijft de rol van deze bacteriën in spintmijten (Tetranychidae), met name van het genus Bryobia. Er zijn veel aseksuele Bryobia-soorten beschreven. Ik heb aangetoond dat Wolbachia en Cardinium wijdverbreid zijn binnen dit genus en dat de aseksualiteit waarschijnlijk meerdere keren is ontstaan in de loop van de evolutie. Dat is uniek, omdat aseksualiteit niet veel voorkomt in het dierenrijk en zelfs als nadelig wordt beschouwd op de lange termijn. Ook vond ik dat enkele seksuele soorten geïnfecteerd zijn met deze bacteriën.Verder blijkt uit moleculair genetisch onderzoek dat de bacteriën niet altijd strikt verticaal worden doorgegeven, zoals over het algemeen aangenomen wordt, maar ook horizontaal (dat wil zeggen infectueus, tussen onverwante dieren van eenzelfde generatie).Tussen en binnen genen blijkt veel recombinatie op te treden. Ook blijkt de diversiteit binnen de bacteriegenera groter dan verwacht, en heb ik in een Bryobia-soort een geheel nieuw Wolbachia-type ontdekt (‘supergroep’ K). Kruisingsexperimenten laten zien dat Cardinium cytoplasmatische incompatibiliteit veroorzaakt in de seksuele soort Bryobia sarothamni: kruisingen tussen Cardinium-geïnfecteerde mannetjes en ongeïnfecteerde vrouwtjes leveren geen nakomelingen op. Deze vindingen kunnen verklaren dat de bacteriën zo wijdverbreid zijn en zoveel verschillende gastheren kunnen infecteren.