Wetenschappers onthullen hoe kevers ‘drinken’ via hun anus

En dat is merkwaardig genoeg relevante kennis die gebruikt kan worden voor de bestrijding van wereldwijde keverplagen.

In de afgelopen 500 miljoen jaar hebben kevers zich met succes over de planeet verspreid. Tegenwoordig is zelfs één op de vijf diersoorten op aarde een kever. Helaas behoren deze insecten ook tot het ongedierte dat een verwoestende impact op onze voedselzekerheid heeft. Elk jaar vreten ontelbare kevers zich een weg door duizenden tonnen voedsel. De voedselzekerheid in ontwikkelingslanden wordt met name aangetast door de graanklander en de kastanjebruine rijstmeelkever, die in staat zijn te overleven in extreem droge omgevingen, inclusief graanschuren. Maar hoe doen ze dat toch?

Geen druppel water
Kevers zijn dus echt kampioen in het overleven in extreem droge omgevingen. Veel keversoorten drinken zelfs hun hele leven lang geen druppel water. In een nieuwe studie, gepubliceerd in het vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences, onderzochten wetenschappers de moleculaire en fysiologische processen die aan dit opmerkelijke vermogen ten grondslag liggen. En daaruit blijkt dat kevers inderdaad niet met hun mond drinken, maar wel – soort van – met hun achterste.

Leptophragmata-cellen
De onderzoekers bestudeerden de inwendige organen van de kastanjebruine rijstmeelkever. Het leidde tot de ontdekking van een bepaald gen dat tot expressie komt in de endeldarm van de kever. Toen het team verder groef, vonden ze een unieke groep cellen, de zogenoemde leptophragmata-cellen. En met name deze cellen blijken een cruciale rol te spelen bij de opname van water via de anus. “Leptophragmata-cellen zijn kleine cellen die we vinden tussen de nieren en het bloedsomloopsysteem,” legt onderzoeker Kenneth Halberg uit. “De nieren van de kever omringen de dikke darm. De leptophragmata-cellen pompen vervolgens zouten in de nieren. Dit stelt de kever in staat om door middel van hun anus water uit de omringende vochtige lucht te onttrekken en dit vervolgens door het lichaam te transporteren. Het gen dat we hebben ontdekt is essentieel voor dit proces, wat nieuwe kennis voor ons is.”

Tekening van het binnenste van de kever. Uitgelegd wordt hoe de kever met zijn anus water uit de lucht onttrekt. Afbeelding: Kenneth Halberg

Kortom, kevers kunnen hun anus openen, water uit vochtige lucht onttrekken en dit omzetten in een vloeistof, wat ze vervolgens in hun lichaam opnemen (zie ook de afbeelding hierboven).

Water onttrekken uit voedsel
Maar behalve dat deze slimme insecten dus met hun achterste water uit de lucht ‘zuigen’, zijn ze ook zeer gedreven in het onttrekken van vocht uit voedsel. Zelfs bij graan, dat voor slechts 1 à 2 procent uit water bestaat, ziet de kever zijn kans schoon. “De endeldarm en de nieren bevinden zich heel dicht bij elkaar in de buurt,” licht Halberg toe. “Deze organen vormen een systeem met andere organen. Dit maakt de kever heel gespecialiseerd in het onttrekken van water aan voedsel. Dit kunnen ze zelfs zo goed, dat toen we de ontlasting bestudeerden, we enkel droge poep aantroffen, zonder enig spoor van water.”

De droge ontlasting is weergegeven in de kleur roze. De darm is grijs gekleurd. De buizen van Malpighi (organen in de vorm van lange dunne buisjes bij de insecten die onder andere zorgen voor de afvoer van de afvalstoffen van het verteringsstelsel) zijn paars. Afbeelding: Kenneth Veland Halberg

Keverplagen
Dankzij de studie begrijpen wetenschappers nu beter hoe kevers gedijen in omgevingen waar weinig andere dieren kunnen overleven. Maar deze nieuwe kennis is tevens belangrijk voor het bestrijden van vervelende keverplagen. “We hebben nieuw licht geworpen op de moleculaire mechanismen die ervoor zorgen dat kevers rectaal water opnemen,” zegt Halberg. “Insecten zijn bijzonder gevoelig voor veranderingen in hun waterhuishouding. Dit betekent dat de nieuwe inzichten kunnen worden gebruikt om gerichtere methoden te ontwikkelen om keversoorten te bestrijden die onze voedselproductie vernietigen, zonder andere dieren te doden of mens en natuur schade toe te brengen.”

Voedselvoorziening
De kastanjebruine rijstmeelkever, graanklander en de kleine meeltor verorberen elk jaar zo’n 25 procent van de wereldwijde voedselvoorziening. Om deze insecten uit ons voedsel te weren, wordt er elk jaar wereldwijd ongeveer 100 miljard dollar aan pesticiden uitgegeven. Traditionele pesticiden zijn echter schadelijk voor andere levende organismen en tasten het milieu aan. Daarom is het volgens Halberg belangrijk om meer specifieke en ‘milieuvriendelijke’ insecticiden te ontwikkelen die zich alleen richten op de kevers die plagen veroorzaken, terwijl meer nuttige insecten – zoals bijen – worden omzeild. En een nieuw en beter begrip van de anatomie en fysiologie van kevers vormt daarbij mogelijk de sleutel. “Nu begrijpen we welke genen en moleculen een rol spelen wanneer de kever met zijn anus water opneemt,” concludeert Halberg. “Dit betekent dat we nu ook manieren kunnen bedenken om deze zeer efficiënte processen te verstoren. Dit kan bijvoorbeeld door insecticiden te ontwikkelen die zich enkel richten op deze functie en daarmee de kever doden.”

Tegelijkertijd is het volgens de onderzoeker belangrijk om onze kennis over insecten verder uit te breiden. Niet alleen omdat ze met zoveel zijn, maar ook omdat ze een belangrijke schakel zijn in bijna alle ecosystemen op aarde. “Ze spelen een sleutelrol in de meeste voedselwebben en hebben een enorme impact op vrijwel alle ecosystemen en op de menselijke gezondheid,” benadrukt Halberg. “We moeten ze dus beter begrijpen.”

Bronmateriaal

"Researchers get to the “bottom” of how beetles use their butts to stay hydrated" - University of Copenhagen - Faculty of Science (via EurekAlert)
Afbeelding bovenaan dit artikel: HHelene van Getty Images (via canva.com)

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd