Misschien heb je het wel eens gehoord: bomen worden sterker na elke storm. Dit is omdat biologische materialen, zoals hout (maar ook botten), vaak het vermogen hebben om te reageren op mechanische druk. Een boom wordt dan ook sterker als reactie op de harde wind. Wetenschappers vroegen zich af of het exoskelet van insecten dit vermogen ook heeft. Wat blijkt? Na een paar weken in een centrifuge hadden de meeste sprinkhanen een sterker harnas.
Jan-Henning Dirks is één van de wetenschappers die heeft meegeholpen aan het onderzoek, dat is gepubliceerd in het blad Biological Sciences. Hij vertelt aan Scientias.nl: “We begonnen de studie met een open vizier, want beide opties waren voor ons goed mogelijk. Aan de ene kant verschilt het exoskelet van een insect erg veel met het bot van een mens, of het hout van een boom. Aan de andere kant is het exoskelet van een insect nog steeds biologisch materiaal.” Deze ontdekking is dan ook fascinerend, omdat het aangeeft hoe flexibel het vermogen om aan te passen daadwerkelijk is.
Reddende rugzakjes(?)
Om dit vermogen te testen, werden er dus sprinkhanen in een centrifuge gestopt. Deze centrifuge werkt hetzelfde als je wasmachine: hoe harder deze draait, hoe harder de dingen in de centrifuge tegen de randen aan worden gedrukt. Op deze manier konden de wetenschappers dan ook kunstmatig de zwaartekracht aanpassen. “Wat we verrassend vonden, was hoe snel de overlevingskansen afnamen”, vertelt Dirks. “Zo zagen we dat een lichte verhoging van 5 gram al heel zwaar was voor de sprinkhanen.”
Wanneer je een sprinkhaan in een centrifuge stopt, heeft dat een effect op de hele sprinkhaan, en niet alleen op het exoskelet. Zo kunnen biochemische processen in het lichaam van de sprinkhaan verstoord raken. Om hier toch iets tegen te doen, kregen sommige sprinkhanen een speciaal rugzakje om. “Door het dragen van deze rugzakjes bleven deze biochemische processen ongestoord,” licht Dirks toe. “Hierdoor werd het mogelijk om beter te onderzoeken waar de extra kracht van het exoskelet precies vandaan kwam.” Helaas zijn de resultaten hiervan niet erg concluderend, omdat later bleek dat de sprinkhanen door het dragen van een rugzak in een centrifuge juist geen lang leven beschoren waren.
Lunchpauze
De sprinkhanen werden niet geboren in de centrifuge. Ze werden eerst verzorgd totdat ze volwassen waren. Tijdens dit proces is het normaal voor de sprinkhaan om als het ware een aantal keer ‘in de rui’ komen. Tijdens dit proces laten ze hun oude exoskelet achter, en ontwikkelen ze een volledig nieuw exoskelet. Eenmaal volwassen ruien de sprinkhanen nog één keer, waarbij ze hun uiteindelijke pantser ontwikkelen. Het is dan ook aan het begin van deze fase dat ze de wetenschappelijke draaimolen in werden gestuurd. “Wat we zagen, was dat niet-volwassen sprinkhanen het proces van ruien in de centrifuge niet overleefden,” licht Dirks toe. “Daarom mochten alleen volwassen sprinkhanen meedoen.”
Deze volwassen sprinkhanen werden vervolgens voor meerdere weken achter elkaar zoveel mogelijk non-stop rondgedraaid. “De centrifuge stopte zo nu en dan een paar minuten voor onderhoud,” vertelt Dirks. “Echter hebben we ook experimenten gedaan waarbij we de sprinkhanen opzettelijk een lunchpauze gaven van een uur, om bij te komen van de stress en om een hapje te eten.” Alhoewel het aardig was van de wetenschappers om deze groep wat meer rust te geven, bleek later dat dit voor het onderzoek niet zo’n groot verschil maakte.
Genoeg werk
Dirks is enthousiast over de mogelijke vervolgstappen: “Dit onderzoek heeft zoveel vervolgvragen bij ons opgeroepen dat we waarschijnlijk nog wel decennia bezig kunnen zijn. Zo willen we meer te weten komen over de precieze veranderingen die een sterker exoskelet heeft (ten opzichte van een ‘normaal’ exoskelet, red.). Daarnaast willen we het experiment herhalen met meer insectensoorten, om te kijken of het lichaamsgewicht een rol speelt. Nog een leuk ander vervolgonderzoek zou kunnen gaan over hoe ledematen los van elkaar reageren. Of wat dacht je van een onderzoek dat kijkt naar het achterliggende proces?”
Ten slotte geeft Dirks nog wel een antwoord op de vraag of de sprinkhanen niet ontzettend duizelig zijn geweest tijdens het experiment: “Ook wij begeven ons nu op een groot, ronddraaiend object: onze aarde. Omdat alles met ons meebeweegt, worden we niet duizelig. We gaan ervan uit dat het voor de sprinkhanen net zo is geweest. Echter weten we niet zeker hoe sprinkhanen hun omgeving waarnemen.” Het zou dus zomaar kunnen zijn dat de beestjes als normale sprinkhaan de centrifuge binnengingen, en na een zwaar verwarrende ervaring als Superman weer naar buiten mochten.
