Slimme sluipwesp wikt en weegt; PROF.DR. LOUISE VET ONDERZOEKT HET LEERGEDRAG VAN INSECTEN

In een veld spruitkool kiest een sluipwesp zijn gastheer pas na veel wikken en wegen. Entomologe Louise Vet bestudeert dit complexe zoekgedrag. Het vormt de basis voor de biologische bestrijding van allerlei plaaginsecten.

DE NEDERLANDSE tomaat is veel milieuvriendelijker dan zijn reputatie doet vermoeden. Insecticiden zijn taboe. Vrijwel alle telers doen aan biologische bestrijding, waarbij natuurlijke vijanden zoals roofmijten en sluipwespjes het 'vuile werk' opknappen. De methode is uit nood geboren, want na veelvuldig spuiten waren de plaaginsecten voor de hele gifkast ongevoelig geworden. Biologische bestrijding bleek een prima alternatief. De firma Koppert in Berkel is er groot mee geworden. Het bedrijf telt nu alleen al in Nederland 240 werknemers en levert op bestelling alle denkbare 'beestjes' voor de tuinbouw, vele miljoenen per jaar. Naast roofmijten tegen spintmijt en sluipwespen tegen wittevlieg zijn er sluipwespen tegen mineervlieg en roofwantsen tegen thrips. Er zijn lieveheersbeestjes tegen luis en hommels als natuurlijke bestuivers in de kas. Soms vliegen zelfs zangvogels rond om rupsen in de kas te vangen en het allernieuwste snufje is de inzet van tropische hagedissen, gespecialiseerd in het vangen van joekels van spinnen, die in de onbespoten kassen goed gedijen.

Het werk is nooit af, want er komen voortdurend nieuwe plaaginsecten binnenwaaien. Vaak gaat het om uitheemse, per ongeluk ingevoerde plaaginsecten, zoals de beruchte Californische thrips. De kunst is om daar de bijbehorende natuurlijke vijanden uit het land van herkomst bij te zoeken. Om die op te sporen en verantwoord in te zetten is veel onderzoek nodig. Bijvoorbeeld naar het 'zoekgedrag' waarmee de natuurlijke vijanden hun 'gastheren', vaak de rupsen van motten of vlinders, weten op te sporen. Het Laboratorium voor Entomologie van de Landbouwuniversiteit Wageningen heeft op dit gebied een wereldreputatie opgebouwd. Onderzoekster dr. Louise Vet (44) is gespecialiseerd in het leergedrag van insecten. Onlangs hield zij in Wageningen haar inaugurele rede als persoonlijk hoogleraar.

KOOLLUCHT

In het laboratorium staat de spruitkool er allerbelabberdst bij. Sommige planten zijn kaalgevreten tot op de nerf. In de kweekruimte hangt een doordringende koollucht. “Sommige rupsen leren zo'n geur al in hun vroegste jeugd herkennen”, aldus Louise Vet. “Later weten ze dan de plant feilloos terug te vinden.”

Het leergedrag van insecten is een fascinerend onderzoeksterrein. Jarenlang werd verondersteld dat insecten een soort voorgeprogrammeerde robots zijn, die op allerlei prikkels automatisch reageren. Het onderzoek van Louise Vet laat zien hoe belangrijk en complex het leergedrag van insecten kan zijn. Zo zal een sluipwesp die een gastheer uitkiest, zeer zorgvuldig wikken en wegen, gebruik makend van vroegere levenservaringen.

In een veld spruitkool zitten niet alleen rupsen van het Groot en het Klein koolwitje, maar ook koolmotten en koolluizen. Zij hebben elk hun eigen natuurlijke vijanden. Louise Vet: “Achter de schermen vervullen parasitaire insecten een sleutelrol in het ecosysteem. Zonder hun werk zou er geen sprietje groen op aarde overblijven!” Volgens taxonomen zijn er 10 tot 100 miljoen soorten insecten op aarde, waarvan 20 tot 25 procent parasitaire insecten, die leven op plantenetende insecten.”

Een aangeknaagde plant roept op zijn manier om hulp. Zo gaan maïs- en bonenplanten bij rupsenvraat specifieke stoffen maken, zogeheten terpenoïden, die ze normaal niet maken, ook niet als een plant wordt afgeknipt of beschadigd. Natuurlijke vijanden reageren prompt op het 'hulpgeroep', ze komen snel op de aangevreten plant af en vallen de plaaginsecten aan. Koolplanten doen het anders, die blijven bij vraat hun gewone koolgeur produceren, alleen veel sterker dan normaal.

Voor het onderzoek kweken de Wageningse onderzoekers onder andere koolwitjes in gazen kooien. Om ze in hun kooi te leren drinken is op plastic een bloem getekend, met in het hart een bakje suikerwater. “Kijk, hier aan de onderkant van het blad zijn al eieren afgezet,” zegt Louise Vet. “Het Groot koolwitje legt haar eieren in groepen bij elkaar. Niet alleen op koolplanten, maar ook op allerlei wilde verwanten op de familie van de kruisbloemigen.”

Uit zo'n klontje van 50 tot 300 eieren ontstaat straks een grote kluwen rupsen met een formidabele eetlust. De plant gaat schoon op, waarna de familie zo nodig naar een buurplant verkast. De rupsen zelf zijn groot en opvallend. Als ze door natuurlijke vijanden worden aangevallen, slaan en spuwen ze van zich af.

Het Kleine koolwitje daarentegen legt solitair, hooguit twee eitjes per blad. De rupsen zijn klein en onopvallend. Ze veroorzaken een heel ander vraatpatroon, met kleine gaatjes in het spruitkoolblad. Louise Vet: “Deze rupsen volgen een andere strategie. Zij gaan zo snel mogelijk een flink eind bij dat vraatgat vandaan, want dat gaatje geeft chemische informatie aan hun natuurlijke vijanden. Daarmee roept de aangevallen plant om hulp! De natuurlijke vijand is in dit geval de minuscule sluipwesp Cotesia glomerata.”

Het interessante is dat deze parasiet zowel rupsen van het Groot als het Klein koolwitje aanvalt, ondanks hun verschillende tactieken bij de verspreiding van de rupsen over het blad. Louise Vet: “Zo'n sluipwesp past haar zoekgedrag aan, waarbij ze gebruik leert maken van de geurstoffen die bij de beide vraatpatronen horen. De sluipwesp leert een voorkeur te ontwikkelen voor de geuren van plantensoorten en zelfs rassen waarop ze eerder gastheren heeft aangetroffen. Dit in tegenstelling tot een andere, nauw verwante parasiet, Cotesia rubecula. Die is heel kieskeurig, alleen maar gericht op het Klein koolwitje. Flexibel leergedrag ontbreekt.”

Opmerkelijk is dat het Groot koolwitje de laatste tien jaar sterk in aantal is afgenomen, ook al is er nog kool genoeg. Louise Vet: “Waarom dat zo is, is nog een raadsel. Waarom redt de ene vlindersoort zich heel goed in de natuur, terwijl een andere, nauw verwante soort, die een net iets andere strategie volgt, het niet redt? Dat zijn essentiële vragen. Je kunt je bijvoorbeeld afvragen of de natuurlijke vijanden hier een rol in spelen.” Misschien zorgt de aanwezigheid van het Klein koolwitje voor een hoge dichtheid van de minder kieskeurige sluipwesp Cotesia glomerata. Daar worden de rupsen van het Groot koolwitje de dupe van, want eigenlijk vindt Cotesia glomerata die rupsen het allerlekkerst. Dus zodra ze verschijnen, worden ze van alle kanten besprongen en volop geparasiteerd. Zo zouden de beide vlindersoorten elkaar misschien indirect beconcurreren via hun natuurlijke vijanden.

Ook bij de sluipwesp Leptopilina heterotoma, die de larven van fruitvliegen aanvalt, is het leergedrag onderzocht. Er werd geëxperimenteerd met substraten van Goudreinette en Golden Delicious. Als de sluipwespen eenmaal hadden ervaren dat op een van beide appelsapjes geen gastheren zaten, kozen ze daarna niet meer voor de geur van het desbetreffende ras. Zo leren de sluipwespen blijkbaar snel om geen kostbare tijd te verdoen met zoeken waar dat niets oplevert.

SOORTVORMING

Louise Vet: “Tegenwoordig hebben we een goed idee hoe genetische variatie ontstaat, maar die genen komen tot expressie in een individu dat in contact staat met een complexe omgeving. Over de ecologische kant van evolutie en aanpassing van levende wezens aan hun omgeving is veel minder bekend.”

De toegenomen rekencapaciteit van computers laat nu toe dat het gedrag van zeer veel individuen tegelijk wordt opgenomen in populatiemodellen. Verwacht wordt dat deze modellen in de toekomst sterk zullen bijdragen aan de theorievorming binnen de ecologie. Met deze modellen kan men het belang van variatie in het individuele gedrag voor populatiedynamische processen bestuderen. Zo is een gedragsmodel gemaakt voor het plaaginsect de kaswittevlieg en haar vijand, de sluipwesp. Bij de gedragsobservaties wordt precies gekeken hoe de sluipwespen het blad afzoeken en zich in ruimte en tijd verdelen, of hoe ze in een windtunnel op bepaalde geuren reageren. Van te voren wordt berekend wat de kans is dat een insect een bepaalde handeling met een bepaalde frequentie uitvoert en dan wordt dat aan de praktijk getoetst.

Louise Vet: “De natuurlijke selectie werkt heel sterk in op het zoekgedrag. Als je als parasiet een gastheer weet te vinden, is dat een hit, er komen meteen nakomelingen. Parasitisme leidt tot zeer sterke specialisatie in vorm en functie. De parasiet heeft een heel intieme relatie met de fysiologie van zijn gastheer, en de ene gastheer is de andere niet.”

Bij het Groot koolwitje is de geparasiteerde rups al op sterven na dood als de sluipwesplarven tevoorschijn zijn gekropen en zich inspinnen in een gele kleverige cocon. In dit stadium zijn de larven kwetsbaar. De rups blijft dan wonderlijk genoeg nog bij ze in de buurt en ligt tegen ze aan, om ze bescherming te bieden.

Sommige sluipwespen, kleiner dan een halve millimeter, leggen hun minuscule eieren in een vlinderei. Als de sluipwesp uit het ei komt, kan de larve zich voeden met het ei van zijn gastheer. Een slimmere strategie is om het geparasiteerde gastheerei te laten doorgroeien tot het larve- of popstadium, waarin er voor de parasiet veel méér te halen valt. Sommige parasitaire insecten zetten de fysiologische ontwikkeling van hun gastheer, de rups, helemaal naar hun hand: ze kunnen de rups bijvoorbeeld aanzetten om harder te gaan eten.

Er bestaan zelfs poly-embryonide wespen, die maar een of twee eieren leggen, bijvoorbeeld in het ei van een mot, waarna zich door celdeling zo'n 2.000 genetisch identieke nakomelingen ontwikkelen, die vervolgens samen de rups waarin ze zijn opgegroeid verschalken. Overigens zullen parasitaire insecten hun gedrag ook veranderen naarmate ze ouder worden. Jonge parasitaire insecten kiezen hun gastheer zeer zorgvuldig uit. Ze schatten de omvang van een rups razendsnel alvorens daar de juiste hoeveelheid eieren in te leggen. Eiparasieten meten het gastheerei zelfs zowel in de lengte als in de breedte nauwgezet om optimaal te schatten hoeveel eieren ze daarin het beste kwijt kunnen. Als onderzoekers de kieskeurige parasiet proberen te foppen door het vlinderei dieper in de grond te drukken, zodat het kleiner lijkt, dan worden er minder parasieteneitjes in gelegd. Maar een ouder parasitair insect, dat niet lang meer te leven heeft, wordt veel minder kritisch. Zij probeert eenvoudig haar nog resterende eieren vlug kwijt te raken.

Louise Vet is niet ongevoelig voor het risico van de introductie van natuurlijke vijanden, die vaak niet al te kieskeurig zijn en dus een zeker risico voor de natuur inhouden. “Maar wat is het alternatief? Gebruik van een breed spectrum insecticide? Door chemische bestrijding is de verscheidenheid in de insectenwereld wereldwijd zo ongelooflijk teruggelopen! Vergeleken daarmee is de discussie over de gevaren van biologische bestrijding een discussie in de marge.”

NEUROBIOLOGIE

Om nog dieper in de materie te duiken zijn de Wageningse entomologen nu ook onderzoek begonnen naar leergedrag op moleculair niveau. Hierbij worden de nieuwste zintuigfysiologische en neurobiologische technieken ingezet. Men wil precies nagaan hoe geurinformatie van de zintuigen op de antennen van het insect naar de hersenen wordt vervoerd. Ook wil men nagaan hoe deze leerprocessen bepaalde hersendelen beïnvloeden. De twee verwante parasieten van het koolwitje, de beide Cotesia-soorten, waarvan de een wèl en de ander geen leergedrag vertoont, worden hier als proefkonijn gebruikt.

De wijze waarop op celniveau geheugenopslag plaatsvindt, het zogeheten synapsgeheugen, is van fruitvliegje tot mens hetzelfde. Dat komt doordat moleculaire bouwstenen tijdens de evolutie bewaard zijn gebleven. “Wellicht”, oppert Louise Vet optimistisch, “staat de sluipwesp straks model voor de lerende mens.”

Dit fundamenteel wetenschappelijke onderzoek moet eens vruchten afwerpen voor de praktijk. Louise Vet: “We hopen op den duur sluipwespen te kweken met een efficiënter zoekgedrag door ze al tijdens de massakweek het gewas te laten ruiken waarop ze later aan de slag moeten. Plantenveredelaars zouden op zoek kunnen gaan naar planten met aanlokkelijke geuren, waar veel natuurlijke vijanden op afkomen.” Verder wil men meer inzicht krijgen in de werking van mengcultures, de teelt van verschillende gewassen door elkaar, bij het onderdrukken van insectenplagen. “Akkerranden, heggen en houtwallen staan op het boerenbedrijf niet alleen in de weg, maar vervullen ook een nuttige rol door natuurlijke vijanden aan te trekken”, zegt Louise Vet. “Monocultures nodigen juist uit tot plaagvorming! Veel plagen ontstáán juist door de chemische bestrijding, waarbij natuurlijke vijanden volledig wegvallen. Het voorkomen van ziekten en plagen is de grondslag van een duurzame landbouw.”

    • Marion de Boo