Onderzoekers ontdekken waarom wespenvaders alleen maar dochters en géén zonen kunnen verwekken

Dat wespenvaders alleen maar dochters kunnen verwekken was al bekend. Biologen van de Wageningen University & Research (WUR) en de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) hebben nu ontdekt wat hier de oorzaak van is: mannetjeswespen hebben in hun sperma een gen aanstaan, dat door de moeder in de eicellen juist is uítgezet.

Wespen behoren net als bijen, wespen en mieren tot de vliesvleugelige insecten. Vliesvleugelige insecten hebben een bijzondere manier van voortplanting. Tijdens de paring slaat de moeder het sperma van het mannetje op. Ze maakt daarna zelf de keuze of ze een eitje wil bevruchten. Als een eitje bevrucht is door een spermacel, komt er altijd een vrouwtje uit dat twee sets chromosomen heeft; één van de moeder en één van de vader.

Als een eitje níet bevrucht wordt, komt er uit het eitje juist altijd een mannetje dat slechts één set chromosomen heeft, van zijn moeder. Onderzoekers wisten al dat het DNA van de vader dus iets anders moest zijn dan dat van de moeder (Verhulst et al. Science 2010). Nu weten ze ook precies welk gen er voor zorgt dat wespenvaders alleen maar dochters kunnen krijgen en geen zonen. Deze bevinding is op 27 november 2020 gepubliceerd in het prestigieuze internationale wetenschappelijke tijdschrift Science.

Actief vader-gen ‘overrulet’ zoonvorming

De wesp in kwestie is Nasonia vitripennis. Deze twee millimeter kleine wesp parasiteert op vliegen door haar eitjes in het broedsel van de vlieg (vliegenpoppen) te leggen. Door alle genen die aanstaan in hele prille Nasonia-embryos te sequencen, konden de onderzoekers daarna bepalen welk gen er alleen maar aanstond in embryos uit bevruchte eitjes. Zo vonden ze in het genoom (complete genetische samenstelling) van de wesp een gen dat uitstaat in het DNA dat de moeder in het eitje stopt. Doordat dit gen uitstaat ontwikkelen de eitjes zich tot mannetjes.

In het DNA afkomstig van de spermacel van de vader staat dit gen juist wél aan. Dus als een eitje bevrucht is heeft het twee sets chromosomen, eentje met het gen dat uitstaat en eentje met het gen dat aanstaat. Hierdoor ontwikkelen eitjes die ook een chromosoom set van de vader hebben gekregen zich tot vrouwtjes. De onderzoekers hebben het gen wasp overruler of masculinization (wom) genoemd omdat het, als het "aanstaat", de vorming van een zoon ‘overrulet’.

Signaalvlaggetjes op DNA

Het exacte mechanisme waarmee de moeders hun wom gen uitzetten is nog niet opgehelderd maar het is duidelijk dat zogenaamde genomische inprenting hierbij een rol speelt. Genomische inprenting is een fenomeen dat ervoor zorgt dat genen op een specifieke manier aan of uit worden gezet. Hierdoor verandert de code van het DNA (de ‘lettervolgorde’) zelf niet, maar wordt het DNA voorzien van signaalvlaggetjes.

Het is voor het eerst dat is vastgesteld dat ouderafhankelijke genomische inprenting een rol speelt bij de geslachtsbepaling van insecten, en de onderzoekers willen nu precies gaan bepalen hoe dit fenomeen werkt voor dit specifieke gen.

Nut voor biologische bestrijding

Doordat Nasonia wespen parasiteren op het broedsel van vliegen zijn ze een nuttige biologische bondgenoot bij het bestrijden van overlast door vliegen in veestallen. Om deze reden zijn ze ook een modelsoort voor alle parasitaire wespen die in de biologische bestrijding worden gebruikt.

Alleen vrouwtjes zijn bruikbaar in de bestrijding van plagen omdat alleen zij eitjes leggen in plaaginsecten. Het percentage vrouwelijke nakomelingen is afhankelijk van diverse factoren, waaronder dus het wom gen van de vader. Begrijpen hoe de geslachtsbepaling werkt bij parasitaire wespen is daarom zinvol voor het efficiënter maken van biologische bestrijding.