Het afgescheiden deel heeft een duidelijke missie: op zoek gaan naar het andere geslacht om te paren. Klinkt het allemaal wat vreemd? Het wordt nog vreemder…
De zeeworm Megasyllis nipponica is een opmerkelijk wezentje. De worm beschikt namelijk over een vrij uniek voortplantingsmechanisme. Wanneer hij er klaar voor is, scheidt het achterste deel met de geslachtsklieren (dat ook wel de stolon wordt genoemd) zich af van het originele lichaam en zwemt zelfstandig weg. Om zelfstandig te kunnen zwemmen, ontwikkelt de stolon zijn eigen set ogen, antennes en zwemharen. Het klinkt allemaal vreemd, en wetenschappers begrepen aanvankelijk niet helemaal hoe dit werkt. Maar een recent onderzoek werpt nu meer licht op de zaak.
Slim
Dat de zeeworm zich in tweeën splitst en het achterwerk zijn eigen leven gaat leiden, is eigenlijk best slim. Dit afgescheiden deel bevat namelijk talrijke gameten (eieren of sperma). Vervolgens beweegt het zelfstandig door het water, op zoek naar een partner van het andere geslacht om mee te paren. Dit beschermt niet alleen het originele lichaam tegen gevaren in de omgeving, maar helpt ook bij het verspreiden van eieren of sperma over langere afstanden. Om dit doeltreffend te kunnen doen, ontwikkelt de stolon ogen, antennes en zwemharen terwijl het nog aan het oorspronkelijke lichaam vastzit. Maar de vraag is: hoe ontstaat dit ‘hoofd’ in het midden van het originele lichaam?
Zo zit het
Lang was dit een onopgelost mysterie, totdat de Japanse onderzoeker Toru Miura zich in het vraagstuk vastbeet. Hij ontdekte dankzij zorgvuldige histologische en morfologische observaties dat de vorming van de stolon begint met de rijping van de geslachtsklieren aan het achterste uiteinde. Daarna ontstaat er een hoofd aan het voorste deel van de ontwikkelende stolon. Binnen korte tijd vormen zich zintuiglijke organen zoals ogen, antennes en zwemharen. Voordat de stolon zich losmaakt, ontwikkelt het ook zenuwen en een ‘brein’ om zelfstandig te kunnen waarnemen en handelen.
Een zwemmende Megasyllis nipponica met een stolon aan het achterste uiteinde. Video: Nakamura et al 2023
Genen
Om erachter te komen hoe het hoofd van de stolon zich ontwikkelt, analyseerde Miura samen met zijn team hoe ontwikkelingsgenen tot uiting komen bij wormen die zich in de seksueel rijpe fase bevinden. Bekend is dat een bepaalde groep genen verantwoordelijk is voor het bepalen van waar het hoofd van een organisme zit. Miura ontdekte dat deze genen sterker actief zijn in het gebied waar het hoofd van de stolon zich vormt. En dat is opmerkelijk. Gewoonlijk zijn de genen die de vorming van het hoofd reguleren niet sterk actief in het midden van het lichaam. Maar tijdens de ontwikkeling van de geslachtsklieren bij de zeeworm Megasyllis nipponica is dat dus wel het geval. “Dit toont aan hoe de gebruikelijke ontwikkelingsprocessen worden aangepast om aan te sluiten bij de bijzondere manier waarop deze dieren zich voortplanten,” verklaart Miura.
Hoxgenen
Maar dat is nog niet het hele verhaal. Hoxgenen regelen hoe het lichaam van bepaalde organismen in segmenten is verdeeld. Ze regelen bijvoorbeeld hoeveel ledematen een dier krijgt en waar deze moeten groeien. In het geval van wormen zorgen ze er in essentie voor dat het hoofd aan de voorkant wordt gevormd, dan komen de lichaamssegmenten, en tot slot eindigt het met het achterste aan de achterkant. Miura en zijn team vermoedden dat deze genen anders tot uiting zouden komen bij Megasyllis nipponica. Maar ook dat blijkt niet het geval. “Interessant is dat de expressie van hoxgenen constant is gedurende het hele proces,” legt Miura uit. “Daardoor hebben de stolons geen spijsverteringskanaal en bestaan ze uit herhaalde, gelijkvormige lichaamssegmenten (behalve het hoofd en de staart). Hieruit blijkt dat alleen het hoofddeel wordt gestimuleerd aan het achterste deel van het lichaam om het voortplantingsgedrag te sturen.”
Dankzij dit onderzoek hebben wetenschappers nu een duidelijker inzicht in hoe het mogelijk is dat het achterwerk van Megasyllis nipponica zich afscheidt en zelfstandig wegzwemt. De studie brengt daarmee voor het eerst het ontwikkelingsproces van stolons in kaart. Toch is het laatste woord hierover nog niet gezegd. Zo hopen de Japanse onderzoekers in vervolgonderzoek meer over deze bizarre voortplantingsmethode te leren. “We willen bijvoorbeeld beter begrijpen hoe het geslacht wordt bepaald en achterhalen welke hormonen invloed hebben op de voortplantingscycli,” besluit Miura.
