Onderzoekers hebben het genoom van de beruchte woestijnsprinkhaan in kaart gebracht. En het blijkt gigantisch te zijn.

Met net iets minder dan negen miljard basenparen is het genoom bijna drie keer groter dan dat van mensen. “Het is één van de grootste insectengenomen die tot op heden volledig in kaart zijn gebracht,” stelt entomoloog Scott Geib.

De woestijnsprinkhaan
Geib en collega’s richtten zich voor hun onderzoek op de soort Schistocerca gregaria, beter bekend als de woestijnsprinkhaan. Het is een beruchte soort, omdat deze erom bekend staat regelmatig enorme zwermen te vormen die – al rondtrekkend – alles kaalvreten wat ze tegenkomen. Dat gebeurde al in de tijd van de farao’s en dat gebeurt – zowel in Afrika, als in het Midden-Oosten en het zuidwesten van Azië – nog steeds. En nog steeds is de schade elke keer enorm; een kleine zwerm kan in één dag net zoveel eten als 35.000 mensen en een serieus probleem vormen voor de voedselzekerheid. Om over grotere zwermen nog maar te zwijgen.

Bestrijding
Op dit moment zijn de zwermen – die doorgaans uit zo’n 150 miljoen sprinkhanen per vierkante kilometer bestaan – lastig te bestrijden. Het enige wat men kan doen, is de zwerm lokaliseren en vervolgens met een breed spectrum aan pesticiden besproeien. Gehoopt wordt dat het genoom van de woestijnsprinkhaan meer inzicht geeft in hoe de soort in elkaar steekt en uiteindelijk ook nieuwe mogelijkheden biedt om de miljoenen sprinkhanen tellende zwermen te bestrijden. “Treksprinkhanen zijn niet altijd treksprinkhanen,” legt Geib aan Scientias.nl uit. “Soms zijn het gewoon sprinkhanen. We begrijpen niet wat er op genetisch of biochemisch niveau voor zorgt dat een sprinkhaan gaat zwermen. Door de genen en mechanismen die aan dit proces ten grondslag liggen beter te gaan begrijpen, hopen we ook te gaan begrijpen hoe we het zwermende gedrag van deze soort kunnen controleren.”

Het onderzoek
Om het genoom van de woestijnsprinkhaan in kaart te brengen, hadden de onderzoekers natuurlijk zo’n sprinkhaan nodig. En daarvoor deden ze een beroep op onderzoekers in Kenia. Die onderzoekers spoorden vervolgens een zwerm treksprinkhanen op en verzamelden net zolang sprinkhanen tot ze twee exemplaren in handen hadden die vervolgens met succes een jonge sprinkhaan op de wereld zetten. En het genoom van die sprinkhaan werd vervolgens gesequenced. Daarbij konden de onderzoekers – omdat ze de vader en moeder van de sprinkhaan kenden – ook vaststellen van wie bepaalde variaties in het genoom van de sprinkhaan afkomstig waren.

Vijf maanden
Voorafgaand aan het onderzoek verwachtte Geib – met het oog op de omvang en complexiteit van het genoom – dat het een hele opgave zou zijn om het genoom van de woestijnsprinkhaan uit te pluizen. Maar dat viel mee; tussen het moment waarop de sprinkhaan verkregen werd en de onderzoekers het volledige genoom in handen hadden, verstreken amper vijf maanden. “Dankzij recente vooruitgang in sequencing-technologieën en algoritmes om het genoom te reconstrueren was het in kaart brengen van het genoom goed te doen,” stelt Geib. “Maar de analyse van het genoom zal – door de omvang ervan – een stuk lastiger worden.”

Want met het verkrijgen van het genoom moet het echte werk natuurlijk nog beginnen; de duiding van het genoom is een enorme klus. Maar wel eentje die de moeite waard kan zijn. Want er zijn omtrent de woestijnsprinkhanen – ondanks dat ze al duizenden jaren berucht en beroemd zijn – nog veel vragen. Allereerst natuurlijk omtrent hun zwermgedrag, zoals hierboven al even werd aangehaald. Maar er is meer, zo stelt Geib. “Zo zijn we geïnteresseerd in de vraag waarom dit genoom zo gigantisch is. Het is drie keer groter dan dat van mensen en tien keer groter dan dat van veel andere insecten; dat is veel extra bagage om mee te zeulen. Wat is de functie van al die niet-coderende regionen van dit genoom en de repetitieve elementen?” Daarnaast kan het genoom ook meer inzicht geven in de structuur van zwermen. “Wie paart met wie? Waar gaan ze heen? Door gebruik te maken van de van nature optredende variaties in het genoom kunnen we dat soort vragen beantwoorden. Het is een soort Ancestry.com (een bekende Amerikaanse site voor genealogisch onderzoek, red.) voor sprinkhanen.” En ten slotte kan het genoom van de woestijnsprinkhaan ook meer inzicht geven in verwante soorten die elders bij vlagen voor veel ellende zorgen, zoals bijvoorbeeld de mormonenkrekel; een in West- en Noord-Amerika voorkomende krekel die tot wel acht centimeter groot kan worden en al zwermend jaren- tot decennialang een plaag kan vormen.

Het onderzoek naar de woestijnsprinkhaan staat overigens niet op zichzelf; het maakt deel uit van een veel omvangrijker onderzoeksproject dat erop gericht is om uiteindelijk de genomen van meer dan 100 plaaginsecten in kaart te brengen. “Op dit moment is het genoom van de woestijnsprinkhaan wel het grootste genoom dat we hierbij tegen zijn gekomen,” stelt Geib. Maar het onderzoek is nog in volle gang. “We zijn in ieder geval gestart met het sequencen van meer dan 100 plaaginsecten, waaronder bekende exemplaren zoals de Aziatische reuzenhoornaar, de gevlekte lantaarnvlieg, de mormonenkrekel, de katoensnuitkever, etc. Daarnaast richten we ons ook op minder bekende plagen die van groot belang zijn voor de landbouw, zoals plaaginsecten die een bedreiging vormen voor opgeslagen graan, bijzondere en belangrijke gewassen.”