Trojaanse Y-chromosomen

Sander Voormolen

Hoe krijg je uitheemse vissen die rondzwemmen in rivieren en meren en de oorspronkelijke soorten verdringen weer weg? Biomathematicus Juan Gutierrez van de Florida State University in Tallahassee en John Teem, moleculair bioloog in dienst van de staat Florida, komen nu met een nieuwe oplossing: zorg dat er alleen maar mannetjes overblijven door de sekseverhouding te manipuleren. Als er op het laatst bijna geen vrouwtje meer over is, komt er onvoldoende nageslacht en sterft de hele populatie uit.

De nieuwe techniek baseert zich op ‘Trojaanse Y-chromosomen’. De aanwezigheid van een Y-chromosoom bepaalt dat een vis van het mannelijk geslacht is. Maar het geslacht van vissen is ook te beïnvloeden door hormonen; mannelijke vissen die met oestrogenen (vrouwelijke hormonen) worden behandeld, ondergaan een totale geslachtsverandering. Zo kunnen dus ‘vrouwtjes’ gemaakt worden die genetisch man zijn. In viskwekerijen is dit onderdeel van de dagelijkse praktijk om de opbrengst zo hoog mogelijk te laten zijn.

Teem en Gutierrez stellen nu voor om XY-vrouwtjes met normale mannetjes (ook XY) te kruisen, waardoor een kwart van het nageslacht van het YY-type is. Daarmee kun je dan verder kweken, door een deel te feminiseren met hormonen en te kruisen met andere YY-mannetjes. Uit deze populatie kunnen dan telkens gefeminiseerde YY-individuen worden geoogst om uit te zetten in de natuur. Deze vrouwtjes kunnen alleen zonen krijgen, omdat zij alleen Y-chromosomen doorgeven aan hun nageslacht. Die Y-chromosomen worden in de wilde populatie als het paard van Troje binnengehaald, omdat de YY-vissen uiterlijk normale vrouwtjes zijn.

„Ik kwam op het idee door een publicatie waarin bioloog James Nagler van de University of Idaho beschreef dat wilde zalmen in de Columbiarivier een sekseverandering ondergingen”, schrijft Teem in een e-mail. Mannetjes feminiseerden door onbekende oorzaak, waarschijnlijk vervuiling. „Het artikel wees erop dat dit kon leiden tot een veranderde sekseratio in de populatie, doordat er zalmen zouden ontstaan met dubbele Y-chromosomen. Daardoor zou de populatie mogelijk kunnen uitsterven.”

Als wetenschapper die zich bezighoudt met bestrijding van uitheemse soorten, zag Teem meteen een mogelijkheid het effect ten nutte aan te wenden. Tijdens lunchpauzes raakte hij in gesprek met Gutierrez, die enthousiast aan de slag ging om de methode door te rekenen in een wiskundig model. Het resulteerde vorig jaar in een publicatie in The Journal of Theoretical Biology.

Teem en Gutierrez zien vooral toepassingen in de strijd tegen exotische vissen in de Mississippi. Daar tieren met name de tilapia en diverse soorten Aziatische karpers welig. Ze zijn veelal ontsnapt uit viskwekerijen langs de oevers van de rivier. Veel daarvan liepen onder toen de orkanen Katrina en Rita passeerden.

Teem: „Het succes van onze bestrijdingsmethode hangt af van hoe de soort die we willen bestrijden zich voortplant. In het wiskundige model voorspellen we dat de wilde populatie na ongeveer zestig paarcycli is uitgeroeid. Soorten met vier paarcycli per jaar kunnen lokaal binnen tien jaar uitgeroeid worden.”

De Trojaanse Y-methode lijkt een interessant alternatief te bieden voor bestaande bestrijdingsprogramma’s. Vaak is geprobeerd om ook natuurlijke vijanden van de exoten in het milieu te brengen, maar dat had lang niet altijd het gewenste effect. De roofslak Euglanandina rosea, die op verschillende tropische eilanden werd ingezet om de Afrikaanse reuzenslak Achatina fulica te bestrijden, ontwikkelde zich zelf tot een schadelijke exoot. Hij bleek ook inheemse slakken als prooi te zien. Handmatige bestrijding is vaak erg arbeidsintensief en heeft haast alleen zin in kleine gesloten systemen zoals meertjes en eilanden.

Exoten-expert Gerard van der Velde van de Radboud Universiteit Nijmegen ziet wel wat in de nieuwe methode, „vooral omdat de bestrijding hiermee soortspecifiek is.” Maar, waarschuwt hij, het is nog helemaal theoretisch. „In de praktijk zou het nog wel eens erg kunnen tegenvallen. Ze hebben bijvoorbeeld ook al eens geprobeerd de malariamug te bestrijden door op grote schaal steriele mannetjes uit te zetten, maar dat is nooit een succes geweest.”

Volgens Van der Velde heeft de methode ook als nadeel dat het onbedoeld de viskwekerij kan schaden. „Eén zo’n YY-vis kan al de opbrengst van een visvijver bederven.” Bovendien wordt hiermee de oorzaak niet weggenomen, er kunnen altijd weer nieuwe vissen uit de kwekerijen ontsnappen.

Marien bioloog Rob Leewis, gastmedewerker van het Leidse natuurmuseum Naturalis, is minder positief. „In het onderzoek staat dat een populatie van enige honderden individuen in enkele decennia kan worden bestreden als gezorgd wordt dat drie procent van de vrouwtjes YY is. Dat is te lang als zo’n exoot echt een probleem vormt. En in de praktijk bestaat een populatie vaak uit miljoenen exemplaren. Probeer dan maar eens drie procent YY-vrouwtjes toe te voegen.”

Ook denkt Leewis dat het geen zin heeft om met deze techniek mariene plagen te bestrijden. “Omdat de zee een open systeem is zal het nog een stuk minder efficiënt zijn. Het is tamelijk onwaarschijnlijk dat het zou lukken zo een soort op te ruimen. Het is ook niet zo relevant, want in zee leidt een invasie zelden tot grote verschuivingen van soorten. Ik zie vooral toepassingen in gesloten systemen; meren of eilanden.”