Home

Stippelmotten geven inzicht in soortvorming

Hoe zijn de verschillende soorten stippelmot ontstaan? Ook al zitten ze op dezelfde boom, dat betekent nog niet dat ze nauw verwant zijn. De verschillen tussen de stippelmotten worden goed duidelijk wanneer je naar de zintuigen van hun rupsen kijkt. Dan blijkt dat de ene rups op amandelgeur reageert, en de andere niet. Wat kan dat betekenen? De verschillen in gevoeligheid helpen bij het bedenken van een mogelijk scenario voor soortvorming. Het wijst er op dat de rups die op amandelgeur reageert niet altijd op dezelfde boom geleefd heeft

Dr. Peter Roessingh

Peter Roessingh is onderzoeker bij het IBED (Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics) bij de universiteit van Amsterdam. Hij is eigenlijk zintuigfysioloog, maar doet nu al jaren onderzoek naar soortvorming. Dat spreekt hem vooral aan omdat het multidisciplinair is. Voor soortvorming is de hele biologie nodig vertelt hij. Bij zijn onderzoek komen dan ook verschillende vakgebieden aan de orde, zoals ecologie, fytochemie (chemie van plantenstoffen) en communicatie.

Een boom vol rupsen
Stel je voor, je hebt een tuin. Een tuin met een mooie appelboom. Vlakbij die appelboom, in de tuin van de buren, staat een meidoorn. Die meidoorn zit elk jaar helemaal vol met rupsen, die met hun spinsels de hele boom bedekken en alle blaadjes kaalvreten. Het zijn rupsen die later stippelmotten worden, kleine witte motjes met zwarte stipjes. Op een gegeven moment, in het voorjaar, zie je dat je mooie appelboom ook onder de rupsen zit. Rupsen van de stippelmot. Voordat je kwaad naar je buren rent, moet je het volgende bedenken: er zijn maar liefst negen soorten stippelmot. Ze zien er hetzelfde uit, maar ze leven op verschillende planten. Ze zijn heel strenge specialisten, die niet zomaar van de ene op de andere plant zullen overstappen. Ze gaan nog liever dood van de honger zegt onderzoeker Peter Roessingh.

Larven van Y.malinellus, de appel stippelmot, in hun spinselnest.

Volwassen Y. cagnagellus stippelmot.

Roessingh bestudeert stippelmotten om inzicht te krijgen in een basisprobleem: het ontstaan van nieuwe soorten. Als je buiten rondloopt, dan zie je miljoenen soorten planten en dieren. Hoe komt dat, hoe zijn die ontstaan?

Soms is het heel duidelijk. Nieuwe soorten kunnen ontstaan wanneer bijvoorbeeld een berg of een zee een populatie in tweeŽn deelt. Door mutaties en natuurlijke selectie of genetische drift†treden er veranderingen op in de deelpopulaties. Komen ze elkaar later weer tegen, dan herkennen ze elkaar niet meer als zelfde soort. De soortvorming is dan al gebeurd. Deze soortvorming, waarbij er een geografische scheiding tussen populaties nodig is, heet allopatrische soortvorming.

Veel interessanter wordt het volgens Roessingh in situaties waarbij geen duidelijke scheiding tussen populaties is geweest. We hebben het dan over sympatrische soortvorming. Eigenlijk is dat raar. Als populaties niet van elkaar gescheiden zijn, verwacht je dat door onderlinge paringen een mengelmoes ontstaat. Volgens wiskundige modellen kunnen dan ook alleen nieuwe soorten ontstaan door heel sterke selectie of wanneer paringen niet random, maar assortatief zijn. Assortatieve paringen zijn niet willekeurig, maar laten bijvoorbeeld een voorkeur zien van vrouwtjes voor sommige mannetjes.

Specialist zoekt specialist wordt soort zoekt soort
Een theorie die zou kunnen verklaren hoe de verschillende soorten stippelmot zijn ontstaan, is dat paringen assortatief worden wanneer een insect specialist wordt. In het geval van de stippelmot wil dat zeggen dat een stippelmot die op een appelboom leeft, niet met een willekeurige stippelmot paart, maar alleen met de stippelmotten die hij tegenkomt op de appelboom. De paringen zijn dan assortatief. Er is geen uitwisseling van genen met stippelmotten op andere planten. De verschillen tussen de stippelmotten op de appelboom en de stippelmotten op de andere planten kunnen zo steeds groter worden. Zo zou dan uiteindelijk een nieuwe soort kunnen zijn ontstaan, de appelboomstippelmot.

Het juiste parfum
De theorie is dus dat sympatrische soortvorming mogelijk is via ecologische specialisatie (theorie van Guy Bush). Een aanname is dan, dat de motten op hun waardplant paren. Maar is dat wel zo?

Bij vlinderachtigen zoals motten duurt de paring heel lang. Ze zitten uren op elkaar. Wanneer je s morgens aan een boom schudt, dan vallen de paartjes eruit. Die kun je dan makkelijk tellen. Uit zulk onderzoek is gebleken, dat de motten helemaal niet alleen op hun waardplant paren. Ze doen het gewoon overal. Op een eik, op een hazelaar, zelfs op een hek.

Er zou dus een ander mechanisme moeten zijn dat ervoor zorgt dat paringen toch assortatief zijn. Dat een appelspecialist alleen met appelspecialisten paart. Dat mechanisme zou met sexferomonen te maken kunnen hebben. De mannelijke feromonen die een rol spelen bij de partnerkeuze zijn vaak afgeleid van de plantenstoffen die hij via zijn voedsel binnenkrijgt. Het zou kunnen, dat de vrouwtjes die stoffen herkennen. De mannetjes hebben dan als het ware een parfum op dat ruikt naar de plant waar ze op leven.

Zintuigharen van Y. cagnagellus. Gevoeligheid voor dulcitol en sorbitol ligt vooral in de haren aan de zijkant. (Scanning electronen miscroscopische opname).

Wat ruikt een rups?
Als je ervan uitgaat dat motten met dezelfde specialisatie alleen onderling paren, bijvoorbeeld omdat ze elkaar herkennen aan de feromonen, dan is de theorie nog steeds dat soortvorming gaat via specialisatie. Om een soort te kunnen worden, moeten de motten eerst overstappen naar een andere waardplant. Waardplantkeuze is dan de kritische stap die soortvorming mogelijk maakt. Waarom kiest een insect voor een bepaalde waardplant? Omdat hij dat lekker vindt! Lacht Roessingh. En om te onderzoeken wat een insect lekker vindt, moet je kijken naar zijn zintuigen.

Een rups die van amandelgeur houdt?
Roessingh heeft de zintuigen van de gewone kardinaalsmutsstippelmot (Yponmeuta cagnagellus) bestudeerd. Wat hij vond was heel verrassend. De zintuigen van Y. cagnagellus bleken erg gevoelig te zijn voor de stof benzaldehyde. Benzaldehyde is een stof die karakteristiek is voor de rozenfamilie. Als je een blaadje van een vogelkers fijn wrijft tussen je vingers, dan kun je de amandelgeur van benzaldehyde ruiken. Maar Y. cagnegellus leeft op de kardinaalsmuts, die behoort tot de oorspronkelijke waardplantfamilie van alle stippelmotten. Y. cagnagellus heeft dus helemaal niets met de rozenfamilie te maken. Tenminste, dat lijkt zo...

Uit een op DNA onderzoek gebaseerde stamboom blijkt, dat Y. cagnagellus nauwer verwant is aan stippelmotten die op planten van de rozenfamilie leven, dan aan stippelmotten die net als hij op de kardinaalsmuts leven. Het lijkt er dus op, dat de voorouder van Y. cagnagellus in het verleden een waardplantoverstap heeft gemaakt. Naar de rozenfamilie. En later is hij weer overgestapt, van de rozenfamilie terug naar de kardinaalsmutsen. De benzaldehyde gevoeligheid zou dus een relict kunnen zijn, overgebleven van de voorouder van Y.cagnagellus die op planten van de rozenfamilie leefde.

De rups als zoetekauw
Om de waardplantoverstap van kardinaalsmutsen naar de rozenfamilie verder te bestuderen, kan gekeken worden of de rupsen bepaalde suikers, sorbitol en dulcitol, kunnen waarnemen. Sorbitol is een belangrijke transportsuiker in de rozenfamilie (het wordt ook als zoetstof gebruikt, bijvoorbeeld in kauwgom). Dulcitol is een vergelijkbare stof, maar is kenmerkend voor planten van de kardinaalsmutsfamilie. Alle motten die op kardinaalsmutsen leven, ook Y. cagnagellus, zijn gevoelig voor dulcitol. Maar de naaste verwanten van Y. cagnagellus, de stippelmotten die op de rozenfamilie leven, zijn nauwelijks gevoelig voor dulcitol. Zij zijn wel heel gevoelig voor sorbitol.

Het interessante is, dat er binnen de rozenfamilie een paar soorten zijn, de kersen en pruimen, die behalve veel sorbitol ook wat dulcitol bevatten. De dulcitol in kersen en pruimen zou een fytochemische brug kunnen zijn geweest, die de overstap van kardinaalsmutsen naar de rozenfamilie heeft mogelijk gemaakt.

Dat zou dan als volgt verlopen kunnen zijn:

Motten leven oorspronkelijk op Kardinaalsmutsen, en kunnen dulcitol proeven. Omdat dulcitol ook in pruimen zit, kunnen ze overstappen naar de pruim. Ze proeven immers een bekende stof. Zitten de motten eenmaal op de pruim, dan kunnen ze een gevoeligheid voor sorbitol ontwikkelen. Daar komt dan een sterke selectiedruk op, omdat er veel meer sorbitol dan dulcitol in de pruim zit. Door de nieuw verworven sorbitol-gevoeligheid kan de mot nu ook overstappen naar andere planten van de rozenfamilie, waar wel sorbitol maar geen dulcitol in zit.

Cagnagellus ging over rozen, maar het onderzoek niet...
Op het moment dat Roessingh en zijn collegas hun verassende vinding deden dat Y. cagnagellus gevoelig was voor benzaldehyde, zag de fylogenetische boom van stippelmotten er anders uit dan nu. Op die oude boom stond Y. cagnagellus in de buurt van de andere motten die ook op kardinaalsmutsten leven. Roessingh ging er dus vanuit, dat Y. cagnagellus nog op zijn oorspronkelijke waardplant leefde en daar ook altijd op geleefd had. Hij dacht dus dat Y. cagnagellus niets met de rozenfamilie te maken had en begreep niet waarom de rups op benzaldehyde reageerde. Ik heb de stamboom geloofd en mijn eigen data niet, ik besteedde er in mijn paper nauwlijks aandacht aan vertelt Roessingh.

Pas jaren later, na hernieuwd DNA onderzoek, kwam er een verbeterde fylogenetische boom. Y. cagnagellus had een nieuw plekje in de boom gekregen, midden tussen de soorten die op planten van de rozenfamilie leven. De eerder onbegrepen, en daardoor wat weggemoffelde data werden plotseling interessant: De benzaldehyde gevoeligheid van Y. cagnagellus zou een relict kunnen zijn van zijn overstap naar de rozenfamilie.

Wat zintuigen vertellen
Zintuigen kunnen vertellen over evolutie. De combinatie van moleculaire biologie, morfologie,† zintuigfysiologie, gedrag, en ecologie maken het mogelijk om de evolutionaire processen te reconstureren. Aan zijn gevoeligheid voor benzaldehyde kun je nu nog merken dat Y.cagnagellus vroeger op planten van de rozenfamilie heeft geleefd.

Auteur: Elisa Carolus, Wageningen Universiteit