Niet zingen, maar braken: wetenschappers veranderen liefdesleven van fruitvlieg radicaal door slechts een enkel gen te activeren

Voor het eerst is het onderzoekers gelukt om de ene soort het gedrag van een andere soort te laten vertonen door slechts een enkel gen te manipuleren.

Dat is te lezen in het blad Science. Voor hun onderzoek werkten de wetenschappers met twee soorten fruitvliegen: Drosophila melanogaster en Drosophila subobscura. Deze twee soorten onderscheiden zich onder meer van elkaar doordat mannelijke D. subobscura de vrouwtjes op een radicaal andere manier het hof maken dan mannelijke D. melanogaster. Zo proberen mannetjes van D. melanogaster een vrouwtje te versieren door te ‘zingen’. De fruitvliegjes doen dat door hun vleugels heel snel te laten trillen. De mannetjes van D. subobscura pakken het echter heel anders aan; zij proberen vrouwtjes het hof te maken met ‘geschenken’. Je moet daarbij niet aan keurig ingepakte, mooie cadeautjes denken; de fruitvliegen braken voedsel op en geven dat aan hun potentiële liefdespartner cadeau.

Niet zingen, maar braken
In het nieuwe onderzoek is het wetenschappers nu echter gelukt om mannetjes van de soort D. melanogaster iets te laten doen wat ze nog nooit eerder hadden gedaan: een vrouwtje versieren door het braaksel cadeau te doen. En de onderzoekers kregen de fruitvlieg zover door slechts een enkel gen te manipuleren.

Onderzoek
Aan deze opmerkelijke prestatie is heel wat onderzoek voorafgegaan. Zo moesten de onderzoekers eerst achterhalen wat er nu precies voor zorgt dat deze twee fruitvliegjes hun potentiële partners op zo’n heel andere manier het hof maken. Dat onderzoek leidde hen naar insuline-producerende neuronen in het brein van de fruitvliegen. Beide soorten fruitvliegen beschikken over deze neuronen, maar alleen bij D. subobscura zijn ze verbonden met het hersengebied dat hun hofmakerijgedrag reguleert. En dat is dan weer te herleiden naar een gen, waar beide fruitvliegsoorten eveneens over beschikken – het fru-gen – maar dat alleen bij D. subobscura het zogenoemde fruM-eiwit voortbrengt. Dat eiwit lijkt essentieel te zijn voor de verbindingen met het hersengebied dat het hofmakerijgedrag reguleert en daarmee dus ook voor het opbraken van cadeaus. Want toen de onderzoekers mannelijke D. subobscura ervan weerhielden om het fruM-eiwit voort te brengen, werd de uitbreiding van neurieten – de uitlopers van zenuwcellen die essentieel zijn voor het maken van verbindingen – opgeheven en gaven de mannetjes ook geen opgebraakt voedsel meer cadeau aan hun potentiële partners.

Zingende fruitvlieg gaat braken
Daarop gingen de onderzoekers een stap verder: ze keken of ze D. melanogaster zover konden krijgen de wijze waarop D. subobscura de vrouwtjes het hof maakt, te omarmen. En jawel, dat lukte door slechts een enkel gen te manipuleren, zo vertelt onderzoeker Ryoya Tanaka. “Toen we het fru-gen in de insuline-producerende neuronen van zingende fruitvliegen activeerden, zodat er FruM-eiwitten werden geproduceerd, brachten de cellen lange neurale uitlopers voort en verbonden ze zich met het hofmakerijcentrum in de hersenen, waardoor nieuwe hersencircuits ontstonden die voor het eerst geschenkgedrag bij D. melanogaster veroorzaakten.”

Het is een interessante ontwikkeling, vindt onderzoeker Yusuke Hara. “Onze bevindingen laten zien dat de evolutie van nieuwe gedragingen niet per se de aanmaak van nieuwe neuronen vereist. Kleine genetische herschakelingen in enkele reeds bestaande neuronen kunnen leiden tot gedragsdiversificatie en uiteindelijk bijdragen aan soortvorming.”