Termieten behoren tot de succesvolste dieren op aarde. Ze bouwen enorme samenlevingen die uit miljoenen diertjes kunnen bestaan. Daarbij hanteren ze een strakke taakverdeling en een duidelijke sociale organisatie. Maar hoe is zo’n complex systeem ooit ontstaan uit solitaire voorouders?
Nieuw onderzoek van de University of Sydney komt met een verrassend antwoord. Termieten werden niet sociaal complexer door genetische vernieuwing, maar juist door genetisch verlies. Cruciale genen verdwenen uit hun DNA, waaronder genen die te maken hebben met spermaconcurrentie. Het biedt uitsluitsel in een al lang lopend debat: is monogamie een noodzakelijke voorwaarde voor het ontstaan van complexe insectensamenlevingen?
Voorouders van de kakkerlakken
De internationale studie, uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers uit China, Denemarken en Colombia, traceert de evolutionaire oorsprong van termieten tot gewone kakkerlakken. Het gaat daarbij ook om de voorouders van de huiskakkerlakken van nu. Deze insecten maakten ooit een cruciale omslag: ze gingen leven van dood hout. Die verandering van dieet bleek het startschot voor een reeks genetische en sociale verschuivingen die uiteindelijk zouden leiden tot de termietenkolonies zoals we die vandaag kennen.
“Termieten zijn geëvolueerd uit kakkerlakachtige voorouders die in hout gingen leven en het ook gingen eten”, zegt professor Nathan Lo van de University of Sydney. “Ons onderzoek laat zien hoe hun DNA eerst veranderde door specialisatie richting dit voedselarme dieet en daarna opnieuw veranderde toen ze sociale insecten werden.”
Om die veranderingen in kaart te brengen, vergeleken de onderzoekers hoogwaardige genomen van kakkerlakken, houtkakkerlakken – nauwe verwanten die in kleine familiegroepen leven – en verschillende termietensoorten met uiteenlopende niveaus van sociale complexiteit. Een van de opvallendste bevindingen: de genomen van termieten en houtkakkerlakken zijn kleiner en eenvoudiger dan die van gewone kakkerlakken.
Tegen alle aannames in
Tijdens hun evolutionaire traject verloren termieten tal van genen die betrokken zijn bij metabolisme, spijsvertering en voortplanting. Dat verlies hangt samen met hun toenemende afhankelijkheid van samenwerking en voedseluitwisseling binnen de kolonie. “Het verrassende resultaat is dat termieten sociaal complexer werden door genetisch minder complex te worden”, aldus Lo. “Dat druist in tegen de gangbare aanname dat complexere samenlevingen ook complexere genomen vereisen.”
Het meest veelzeggende genetische verlies betreft genen die nodig zijn voor de bouw van de spermazweepstaart, het flagellum. In tegenstelling tot kakkerlakken en de meeste andere dieren hebben termieten spermacellen zonder staart. Die zijn onbeweeglijk. Volgens Lo wijst dat niet op het ontstaan van monogamie, maar juist op het tegendeel. “Dit verlies veroorzaakt geen monogamie”, zegt hij. “Het is een sterke aanwijzing dat monogamie al eerder was geëvolueerd.”
Geen beweeglijke zaadcellen
Bij de meeste dieren paren vrouwtjes met meerdere mannetjes, wat leidt tot hevige spermaconcurrentie en de selectie van snelle, beweeglijke zaadcellen. Zodra de voorouders van termieten strikt monogaam werden, verdween die concurrentie. De evolutionaire druk om spermastaarten te behouden viel weg en de bijbehorende genen raakten overbodig.
De resultaten spelen zo direct in op het wetenschappelijke debat over het belang van genetische verwantschap bij sociale evolutie. Sommige onderzoekers stellen dat een hoge mate van verwantschap geen vereiste is. Deze studie suggereert dat bij termieten monogamie en nauwe verwantschap juist cruciaal waren.
Daarnaast verklaart het onderzoek hoe termietensamenlevingen intern worden gereguleerd. Experimenten tonen aan dat voeding in een vroeg stadium bepaalt of een larve uitgroeit tot werker of tot een toekomstige koning of koningin. Larven die veel voedsel krijgen, ontwikkelen een snelle energiehuishouding en worden niet-reproducerende werkers. Larven die minder krijgen, groeien trager en behouden de mogelijkheid om zich later voort te planten.
Monogame structuur
Deze terugkoppelingsmechanismen stellen kolonies in staat hun personeelsbestand nauwkeurig af te stemmen. Zelfs wanneer een koning of koningin sterft, blijft de monogame structuur behouden: vaak neemt een eigen nakomeling de rol over, wat leidt tot inteelt en een nog hogere onderlinge verwantschap.
Door genetica, fysiologie en gedrag te combineren, biedt de studie een van de meest complete verklaringen tot nu toe voor hoe termieten de sprong maakten van solitaire kakkerlakachtige insecten naar bijna de meest sociaal complexe organismen op aarde.
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Steeds meer termieten en dat is slecht nieuws: deze ‘kleine koeien’ verergeren klimaatverandering en De waanzinnige structuren van termieten inspireren wetenschappers tot ontwerp nieuwe materialen. Of lees dit artikel: Termieten gaan headbangen als gevaar dreigt.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
