Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Genoom van de bladluis ontrafeld

De Leidse evolutiebioloog Maurijn van der Zee werkte mee aan een gigantisch internationaal project om het erfelijk materiaal van de erwtenbladluis Acyrthosiphon pisum te beschrijven. De meer dan honderd auteurs publiceren hun bevindingen in het online tijdschrift PLoS Biology.

Baboesjkapopprincipe

Close-up van de erwtenbladluis. Foto: B. Chaubet, INRA, Frankrijk.

Het genoom bevat de informatie om vier totaal verschillende vormen van de bladluis te maken: mannetjes, vliegende seksuele vrouwtjes en aseksuele vrouwtjes met of zonder vleugels. De vleugelloze vrouwtjes dragen in hun buik een nieuwe generatie vleugelloze vrouwtjes mee die zelf ook weer zwanger zijn. Door dit ‘baboesjkapopprincipe’ kunnen bladluizen binnen de kortste keren een enorme plaag vormen. Als het te druk wordt, ontstaan vliegende aseksuele vrouwtjes die zich weer verspreiden om zich op nieuwe planten te vestigen. Als het winter wordt ontstaan sexuele vrouwtjes, die na paring met de mannetjes eieren leggen die de winter kunnen overleven.

De levenscyslus van de erwtenbladluis.

Verschillende verschijningsvormen

Gevleugeld vrouwtje van de erwtenbladluis. Foto: B. Chaubet, INRA, Frankrijk.

Eén van de opvallendste resultaten van het onderzoek is dat het bladluizengenoom veel meer gedupliceerde genen bevat dan de genomen van andere insecten. Genduplicaties komen bij alle dieren vaak voor, maar vaak raakt één van de kopieën na verloop van tijd defect. Bij de bladluis lijken alle kopieën echter functioneel. Misschien heeft de bladluis zoveel licht verschillende varianten van de genen nodig om al die verschillende verschijningsvormen te kunnen maken: de mannetjes, de vliegende vrouwtjes en de aseksuele vrouwtjes. Dit is onderwerp van verder onderzoek. 

Symbiose

Een vleugelloos, aseksueel vrouwtje van de erwtenbladluis produceert een nieuwe generatie vleugelloze, aseksuele vrouwtjes. Foto: Shipher Wu, Nationale Universiteit van Taiwan.

De bladluis leeft in symbiose met de bacterie Buchnera aphidicola. Deze bacterie maakt essentiële aminozuren voor de bladluis die hij zelf niet kan maken. Op zijn beurt maakt de bladluis weer essentiële aminozuren voor de bacterie. Deze noodzakelijke symbiose is ook terug te vinden in het genoom: de bladluis mist enkele essentiële genen die de bacterie wel heeft, en andersom. Twaalf genen zijn zelfs verhuisd van het bacteriegenoom naar het genoom van de bladluis. Dit lijkt wel een beetje op het ontstaan van de dierlijke mitochondriën: deze energiefabriekjes in onze cellen waren ooit vrij levende bacteriën maar zijn nu eenvoudigweg celonderdelen geworden. Hun bacteriële genen zijn grotendeels verhuisd naar de dierlijke celkern. 

Mieren

De Buchnerabacteriën in groen in het achterlijf van de erwtenbladluis.

Bladluizen zijn nog in een andere opvallende symbiose verwikkeld: ze leven samen met mieren. De luizen scheiden suikers uit in ruil voor bescherming. De oorprong van deze samenleving zou wel eens heel logisch kunnen zijn. De bladluizen zuigen sap uit planten. Dat bevat zoveel suikers, dat de luizen de overmaat wel moeten uitscheiden. Mieren maken hier gebruik van. Hun agressieve aanwezigheid houdt luizeneters zoals lieveheersbeestjes op een afstand. Tegenwoordig scheiden bladluizen actief suikers uit om mieren aan te trekken en de mieren ‘melken’ op hun beurt actief de bladluizen om aan suikers te komen. 

Veni-beurs

Van der Zee werd gevraagd mee te werken aan het sequencingproject omdat hij ervaring had met het beschrijven van een ander insectengenoom: dat van de meelkever Tribolium castaneum. Aan deze kever werkt hij de komende drie jaar in Leiden ook nog, met een Veni-beurs. ‘Het grappige is dat ik die hele bladluis nog nooit heb gezien’, zegt Van der Zee. ‘Het enige dat ik nodig had was een computer om in de volgorde van A-tjes, C-tjes, G-tjes en T-tjes te ontdekken wat voor genen er in het genoom zaten. Dit soort projecten zijn eigenlijk de soortbeschrijvingen van de 21e eeuw. Ze zijn op zich niet zo interessant, maar bieden wel een stevig houvast voor verder onderzoek, in dit geval bijvoorbeeld ook naar bestrijding van luizenplagen.’

Link

Het artikel Genome Sequence of the Pea Aphid Acyrthosiphon pisum . PLoS Biol 8(2):e1000313.

(23 februari 2010/SH)