Hoe vlinders met hun hormonen de toekomst voorspellen
Niet alleen bij pubers lijken hormonen de baas. Ook bij insecten spelen ze een cruciale rol in het afstemmen van gedrag, groei en voortplanting op externe omstandigheden. Zo heeft voortplanten weinig zin in een seizoen van voedselschaarste, omdat dan nakomelingen een slechte start zullen maken. Een betere strategie is om de voortplanting te laten samenvallen met het seizoen wanneer er ruimschoots voedsel beschikbaar is.
Temperatuur als indicator
Leidse biologen onderzoeken hoe de tropische vlinder Bicyclus anynana zich aanpast aan de afwisseling van seizoenen van voedselgebrek en –overvloed. Rupsen sturen, tijdens hun ontwikkeling, hun metabolisme en fysiologie bij, afhankelijk van het seizoen waarin ze als vlinder verwachten uit te komen. Op die manier zijn ze optimaal voorbereid op schaarste, of juist op overvloed aan voedsel. Om te kunnen anticiperen op het soort omgeving waar ze als volwassen vlinder in terecht zullen komen, is het cruciaal om al tijdens de ontwikkeling relevante signalen uit de omgeving op te pikken die indicatief zijn voor de komende wisseling van de seizoenen. In Malawi, waar deze vlinder van nature voorkomt, daalt de temperatuur voordat het droge seizoen begint. Het was al bekend dat rupsen temperatuur gebruiken als indicator voor het seizoen waarin ze leven, en dat het steroïd hormoon Ecdyson hierbij betrokken is.
Hormoon werkt als schakelaar
Nieuw is de ontdekking dat Ecdyson een beslissende rol speelt in hoe rupsen tijdens hun ontwikkeling informatie uit de omgeving gebruiken om het volwassen fenotype aan te passen aan het toekomstige seizoen. Wetenschappers van de Universiteit Leiden beschrijven deze week in Proceedings of the Royal Society B hoe dit hormoon lijkt te werken als een schakelaar met maar twee standen.
Investeren in voortplanting of juist niet?
Als de temperatuur tijdens de ontwikkeling van de rupsen onder een bepaalde drempelwaarde blijft — die in de natuur correspondeert met de transitie naar het droge seizoen — wordt dit hormoon pas laat in de ontwikkeling actief en ontwikkelen de rupsen zich tot vlinders die aangepast zijn aan de slechte, voedselarme omstandigheden van dit seizoen. Ze investeren weinig energie in voortplanting, en veel in reserves om het droge seizoen door te komen. Als de temperatuur boven die drempelwaarde komt, wordt Ecdyson eerder tijdens de ontwikkeling al actief, en ontwikkelen de rupsen zich tot vlinders die aangepast zijn aan de voedselrijkdom van het regenseizoen en veel energie investeren in snelle voorplanting.
Alleen schakelen bij relevante temperatuurveranderingen
Er zijn dus al tijdens de ontwikkeling discrete, hormonale verschillen tussen vlinders van het droge en natte seizoen. Dit hormoon schakelt alleen tussen de twee fenotypes bij relevante temperatuurveranderingen, die daadwerkelijk voorspellend zijn voor de wisseling van de seizoenen.
Oostra V, de Jong MA, Invergo BM, Kesbeke F, Wende F, Brakefield PM and Zwaan BJ.Translating environmental gradients into discontinuous reaction norms via hormone signalling in a polyphenic butterfly. Proceedings of the Royal Society B.