De aarde doet er grofweg 24 uur over om een rondje om zijn eigen as te draaien. Alle dieren en planten hebben zich aangepast aan dit ritme van een dag. Op één kevertje na, dat flink uit de pas loopt.
Of kevertje, zeg maar kever. De grote zwarte meikever, officieel Holotrichia parallela geheten, is een plaag in Azië. Niet iedere nacht, maar om de nacht, kruipen de vrouwtjeskevers uit de grond tevoorschijn. Dan klimmen ze op een plant en laten feromonen vrij om mannetjes te verleiden.
Mysterieus ritme
Gek genoeg, houden de vrouwtjes dus een 48-uursritme aan. De reden blijft voor wetenschappers een mysterie. Wat ze nu wel weten, is dat mannetjes ook aan de slome kant zijn en ze dus de vrouwtjes maar om de nacht kunnen ruiken.
Dat werkt zo: veel insecten, van motten tot muggen, gebruiken geur om een partner aan te trekken. De insecten ruiken met hun voelsprieten, die speciale receptoren hebben waarmee ze op specifieke geurstoffen reageren die in de lucht hangen.
Eerst de genen
Om erachter te komen hoe dat bij die eigenwijze keversoort zit, hebben de Chinese en Amerikaanse onderzoekers eerst het gen moeten vinden voor de receptor die reageert op het vrouwelijke feromoon bij de kevers. Dat is gelukt en het heeft de verleidelijke naam L-isoleucine-methyl-ester gekregen, oftewel LIME. De onderzoekers kloonden eerst veertien kandidaat-genen. Een reeks experimenten bracht hen uiteindelijk bij het gen HparOR14 als de receptor voor seksferomonen. Het was voor het eerst dat er zo’n gen is gevonden bij kevers.
Tijd voor date-night
Nu was het moeilijkste gedeelte achter de rug en konden ze gaan meten hoe de activering van dit gen werkte in de 48-uurs cyclus. En ze ontdekten iets opmerkelijks. Op ‘date-night’ – als de vrouwtjes in de planten klimmen om hun geur te verspreiden – is de HparOR14-transcriptie hoger als het donker is. Maar in de andere nachten was de activiteit van de receptor juist laag. Ter bevestiging werd er een controle-experiment uitgevoerd, waarbij de reactie op een chemisch signaal van beschadigde bladeren werd gemeten. Dit wijst op de aanwezigheid van voedsel voor de kevers. Maar die reactie bleef dag na dag constant. De mannetjes volgen dus hetzelfde 48-uurs ritme als de vrouwtjeskevers, maar alleen om de feromonen op te pikken.
Precies 48 uur
Waarom grote, zwarte kevers dit afwijkende ritme hebben en hoe het kan bestaan, is onduidelijk. Normaal gesproken synchroniseert onze biologische klok met de 24-uurs cyclus van de zon, die opkomt en weer ondergaat. Er zijn geen signalen in de natuur waardoor dieren een 48-uurs ritme kunnen volgen dus het is een raadsel hoe het de vrouwtjeskevers lukt om iedere keer na precies 48 uur tevoorschijn te komen om feromonen af te geven en hoe vervolgens de mannetjeskevers erin slagen om op precies het juiste moment de geurstoffen te kunnen ruiken.
“24-uurs ritmes zijn veelvuldig geobserveerd in organismen, van bacteriën tot mensen, maar er is zelden een 48-uurs ritme ontdekt”, zegt professor Joanna Chiu van UC Davis, die niet betrokken was bij het onderzoek. “Deze elegante studie heeft ons een diepgaande beschrijving geleverd van hoe het tweedaagse ritme om feromonen op te pikken bij deze kever ontstaat.”
Bijna alle planten en dieren beschikken over een circadiaan ritme, oftewel een biologische klok van 24 uur. Zelfs in het pikkedonker blijft er een ritme bestaan dat bij zoogdieren vastligt in bepaalde hersencellen. Veel lichaamsfuncties volgen dit ritme. Zo is onze lichaamstemperatuur aan het eind van de middag, ongeveer zes uur voor het slapengaan het hoogst en twee uur na het inslapen het laagst. Maar ook de afgifte van hormonen, onze hartslag, behoefte aan eten en drinken en het volume van onze blaas staan onder invloed van het circadiaan ritme.
