Insecteneieren niet zo weerloos als gedacht
Insecteneieren zijn niet zo weerloos als werd gedacht. Ze hebben een beschermlaag die hen behoedt voor invloeden van buitenaf. Dit ontdekte bioloog Chris Jacobs. De antibacteriële stoffen die in deze laag worden geproduceerd, zijn mogelijk goede antibiotica. Promotie 4 december.
Eieren toch niet weerloos
Tot nu toe werden insecteneieren vooral als weerloos gezien. Moeders zouden ze actief moeten verzorgen en voorzien van microben-dodende stofjes. Dat idee is hoofdzakelijk ontstaan door onderzoek aan het populaire modelinsect van biologen; de fruitvlieg Drosophila. De eieren van de fruitvlieg zijn buitengewoon gevoelig voor infecties. Chris Jacobs laat nu zien dat Drosophila waarschijnlijk een uitzondering is. De meeste insecten-eieren produceren zelf een batterij aan antibacteriële stofjes als ze worden aangevallen, door bijvoorbeeld microben die infecties veroorzaken. Die stofjes zouden wel eens goede antibiotica kunnen zijn. Daar gaat de groep van copromotor Maurijn van der Zee zich verder op storten.
Serosa produceert antimicrobiële stoffen
Die antimicrobiële stoffen worden geproduceerd in een beschermend membraan in het ei: de serosa. Dit membraan is door de bevruchte eicel zelf gemaakt, net zoals bij mensen de placenta en de beschermende vliezen door de bevruchte eicel zijn gemaakt. Het bijzondere is dat de fruitvlieg dit membraan tijdens de evolutie verloren heeft, terwijl alle andere insecten wel een serosa hebben.
Supersnelle ontwikkeling
Jacobs vermoedt dat ontwikkelingssnelheid daar achter zit: ‘Fruitvliegeneieren ontwikkelen zich binnen een dag. Dat moet ook wel als je je eieren legt op voedselbronnen die snel weer kunnen verdwijnen, zoals rottend fruit. Zo’n serosa en een immuunafweer kosten dan veel te veel tijd en energie. Drosophila kiest ervoor om snel de larven op de wereld te zetten en het kwetsbare eistadium zo kort mogelijk te houden. De meeste insecten ontwikkelen zich veel langzamer, soms wel maanden, en hebben goede bescherming nodig.’
Membraan beschermt tegen uitdroging
Bescherming tegen infecties is niet de enige functie van de serosa. Dit membraan beschermt ook tegen uitdroging. Het scheidt een dikke cuticula uit, hetzelfde harde laagje dat bij volwassen insecten aan de buitenkant zit. Chris Jacobs schakelde tijdens zijn promotieonderzoek het gen uit dat verantwoordelijk is voor de serosa en vond dat eieren dan niet meer op lage luchtvochtigheden kunnen overleven. De serosa is een innovatie van de insecten die niet aanwezig is bij hun voorouders, de schaaldieren zoals kreeften en garnalen. Deze dieren leven in zee. De innovatieve serosa zou er wel eens voor gezorgd kunnen hebben dat insecten zo ontzettend succesvol op het land zijn geworden. Drie van de vier diersoorten op aarde is een insect.
Op zijn kop
Chris voerde zijn onderzoek uit op het Instituut voor Biologie, in het laboratorium van Dr. Maurijn van der Zee. Van der Zee reageert: ‘Chris’ promotieonderzoek heeft ons veel over de evolutie van insecten geleerd. Chris’ werk laat bovendien zien dat het onverstandig is om je slechts op één modelorganisme te concentreren. Zijn diverse aanpak heeft ertoe geleid dat dit gedeelte van zijn werk nu in het nieuwe online tijdschrift eLife wordt gepubliceerd. Dit tijdschrift is opgericht door Nobelprijswinnaar Randy Schekman en heeft de ambitie de open access tegenhanger van Nature en Science te worden. Chris’ werk heeft het beeld van een weerloos insecten-ei flink op zijn kop gezet.’
Op 4 December 2014 om 12:30 uur verdedigt Chris Jacobs zijn proefschrift met de titel: ‘Surviving embryogenesis, the extraembryonic serosa protects the insect egg against desiccation and infection’ in het Academiegebouw te Leiden. Promotor is Prof. Dr. Herman P. Spaink, copromotor Dr. Maurijn van der Zee.