In vervuilde lucht voelen vrouwtjes zich minder aangetrokken tot mannetjes. En ondertussen ontwikkelen de mannetjes – per abuis – een voorliefde voor andere mannetjes.
Chaos. Dat is kort gezegd wat je krijgt als je fruitvliegen in vervuilde lucht op vrijerspad laat gaan. Tot die conclusie komen onderzoekers in het blad Nature Communications.
Ozon
In hun studie gaan ze na welke impact hoge ozonconcentraties (zie kader) nabij het aardoppervlak op fruitvliegen hebben. En de bevindingen zijn behoorlijk schokkend te noemen.
Ozon komt hoog in de atmosfeer voor en heeft daar een heel belangrijke functie: het houdt de voor ons schadelijke UV-straling van de zon tegen. Maar ook dichter bij het aardoppervlak kan ozon ontstaan. En wel door een reactie tussen zonlicht en bepaalde gassen die in de lucht voorkomen, zoals stikstofoxiden (NOx) en vluchtige organische stoffen (VOS). NOx en VOS kunnen voortkomen uit natuurlijke bronnen (zoals bossen), maar ook uit menselijke activiteiten (zoals verbranding van fossiele brandstoffen in auto’s of fabrieken). Wanneer dicht bij het aardoppervlak ozon ontstaat, is dat – in tegenstelling tot ozon hoog in de atmosfeer – niet goed voor ons; hoge concentraties ozon in de lucht kunnen leiden tot ademhalingsproblemen en bij langdurige blootstelling zelfs tot onherstelbare longschade en mogelijk astma. En nu wijst nieuw onderzoek dus uit dat ozon er ook voor kan zorgen dat het seksleven van fruitvliegen overhoop wordt gegooid.
Hoe dan?
Wanneer fruitvliegen op zoek gaan naar een partner, is daarbij een cruciale rol weggelegd voor hun geslachtsferomonen. Dit zijn vluchtige moleculen waarmee de insecten belangrijke informatie aan hun soortgenoten doorgeven. Zo geven mannelijke fruitvliegen bijvoorbeeld een cocktail van vluchtige moleculen af die ze aantrekkelijker maakt voor vrouwtjes. Aan de hand van die cocktail kunnen de vrouwtjes vervolgens een mannetje identificeren en vinden. Tegelijkertijd schrikt diezelfde cocktail andere mannetjes af; zij kunnen er namelijk uit afleiden dat de fruitvlieg in kwestie van hetzelfde geslacht en dus oninteressant is.
Achilleshiel
Maar deze feromonen hebben een achilleshiel, zo wijst onderzoek nu uit. Ze bevatten namelijk een verbinding die gemakkelijk door ozon vernietigd kan worden. En wanneer dat gebeurt, loopt het seksleven en daarmee dus ook de voortplanting van fruitvliegen spaak.
Dubbele koolstofbinding
De tamelijk kwetsbare verbinding waar het onderzoek over handelt, is de dubbele koolstofbinding. “Aangezien stoffen met een dubbele koolstofbinding met name heel gevoelig zijn voor aantasting door ozon en bijna alle geslachtsferomonen van insecten zulke dubbele bindingen herbergen, vroegen we ons af of luchtvervuiling van invloed is op de mate waarin vrouwtjes en mannetjes elkaar kunnen vinden en identificeren,” vertelt onderzoeker Markus Knaden.
Experiment
Knaden en collega’s namen de proef op de som en verzamelden enkele fruitvliegen behorende tot de soort Drosophila melanogaster. Vervolgens werd een aantal mannetjes enige tijd blootgesteld aan verhoogde ozonconcentraties, terwijl andere mannetjes (de controlegroep) in ‘gezonde lucht’ vertoefden. Daarna werd gemeten hoeveel feromonen beide groepen voortbrachten. De meetbare hoeveelheid feromonen bleek bij de groep die in lucht met een verhoogde ozonconcentratie had vertoefd, aanzienlijk lager te liggen dan bij de controlegroep. En experimenten wijzen uit dat dat er ook voor zorgde dat deze mannetjes veel minder aantrekkelijk waren in de ogen van hun vrouwelijke soortgenoten. En dat niet alleen; de aan hogere ozonconcentraties blootgestelde fruitvliegen gingen ineens ook interesse vertonen in hun mannelijke soortgenoten. De onderzoekers kunnen dat wel verklaren; de feromonen zijn immers niet alleen bedoeld om vrouwtjes aan te te trekken. Een mannelijke fruitvlieg laat middels de feromonen tevens aan andere mannelijke fruitvliegen weten dat hij een mannetje is en dat ze dus niet in de buurt hoeven te komen of hoeven te proberen om hem het hof te maken. Maar wanneer de feromonen door ozon worden afgebroken, valt ook die boodschap weg. En het resulteert erin dat mannetjes geen onderscheid meer kunnen maken tussen mannelijke en vrouwelijke fruitvliegen en plots ook interesse gaan vertonen in mannelijke soortgenoten. “We wisten dat verhoogde ozonconcentraties het paringssysteem van insecten – middels de afbraak van dubbele koolstofbindingen en dus feromonen – konden beïnvloeden,” zo schrijven de onderzoekers. “Maar we waren geschokt toen we zagen dat slechts een iets verhoogde ozonconcentratie al een sterk effect had op het gedrag van de vliegen.”
De onderzoekers experimenteerden ook nog met een andere soort fruitvlieg: D. busckii. De feromonen van deze fruitvlieg herbergen geen dubbele koolstofbindingen en verhoogde ozonconcentraties leidden dan ook niet tot een afname van feromonen. En toch bleken ook deze fruitvliegen – heel verrassend – na blootstelling aan verhoogde ozonconcentraties minder goed in staat te zijn om een partner te vinden en zich voort te planten. Het suggereert dat deze fruitvliegen tijdens het paren tevens vertrouwen op een ander, nog niet beschreven, chemisch stofje dat ook gevoelig is voor ozon, zo schrijven de onderzoekers. Overigens bestudeerden de onderzoekers naast D. busckii en D. melanogaster nog verschillende andere soorten fruitvliegen. En voor alle soorten – behalve één – gold dat het paringsgedrag van mannetjes onder invloed van een verhoogde ozonconcentratie veranderde. Alleen de soort D. suzukii bleef ook bij blootstelling aan meer ozon doen wat hij altijd deed. Dat is ook wel te verklaren; de fruitvlieg werkt niet met feromonen, maar laat zich tijdens het paren leiden door visuele aanwijzingen.
Andere soorten
Hoewel het onderzoek zich beperkt tot fruitvliegen, vrezen de onderzoekers dat er nog veel meer insectensoorten zijn waarbij ozon de seksuele communicatie verstoort. En dat is zorgwekkend. “Insecten en hun feromonen zijn over een periode van miljoenen jaren geëvolueerd,” stelt onderzoeker Bill Hansson. De hoge concentratie luchtvervuilende stoffen – en daarmee ook de verhoogde ozonconcentratie – is daarentegen een vrij recent verschijnsel. “De concentratie luchtvervuilende stoffen is pas sinds de industrialisatie dramatisch toegenomen. Het is dan ook onwaarschijnlijk dat de communicatiesystemen van insecten op het moment dat feromonen plotseling niet langer werken, op korte termijn kunnen worden aangepast. De enige oplossing voor dit dilemma is het onmiddellijk terugdringen van vervuilende stoffen in de atmosfeer.”
Krimpende populaties
Het onderzoek kan mogelijk ook helpen verklaren waarom veel insectenpopulaties wereldwijd dramatisch zijn gekrompen. Eerder werd dat voornamelijk gewijd aan het gebruik van insecticiden en aantasting van het leefgebied van insecten. Maar ook een door luchtvervuiling verstoorde communicatie kan een rol spelen, zo stellen de onderzoekers. Want als insecten minder goed een partner kunnen vinden, kunnen ze zich ook minder goed voortplanten en dat kan eveneens leiden tot kleinere populaties. Het idee dat dat niet alleen bij fruitvliegen speelt, maar ook bij andere sociale insecten, zoals bijen en vlinders is zorgwekkend. Zeker als je bedenkt dat 80 procent van onze gewassen op dit moment door insecten – zoals bijen – bestoven moet worden en we dus ook voor onze voedselvoorziening enorm van deze organismen afhankelijk zijn.
In de toekomst willen de onderzoekers gaan onderzoeken of ozon ook van invloed is op andere insectensoorten en andere functies van feromonen. “Chemische communicatie beperkt zich niet tot paargedrag,” benadrukt Knaden. “Alle sociale insecten – zoals bijen, mieren en wespen – gebruiken chemische aanwijzingen om leden van hun eigen kolonie te identificeren. Wij bestuderen nu ook of de sociale structuren binnen mierenkoloniën worden aangetast wanneer mieren terugkeren van hun zoektocht naar voedsel en daarbij zijn blootgesteld aan verhoogde niveaus van luchtvervuiling.” Als dat inderdaad zo blijkt te zijn, is dat zeker reden tot zorg. “Je wilt je niet eens inbeelden wat er gebeurt als sociale structuren binnen mierenkoloniën of bijenkorven plotseling ineenstorten omdat de communicatie middels feromonen niet langer werkt,” waarschuwt Knaden.
