De rupsenjeugd blijft in de vlinderkop zitten

Een vlinder herinnert zich wat hij als rups geleerd heeft. Tabakspijlstaartmotten (Manduca sexta) die als rups geleerd hebben een bepaalde geur te mijden, blijken van die geur ook als vlinder een afkeer te hebben. Dat schrijven biologen onder leiding van Elena Casey en Martha Weiss van de Amerikaanse Georgetown University deze maand in het vakblad PLOS One.

Dat er nog wat van de rupsenervaring in de vlinder blijft voortbestaan is opmerkelijk, want tijdens de verpopping ondergaat de rups een complete metamorfose. Daarbij blijven maar weinig cellen intact en verandert de lichaamsbouw volkomen. In de pop worden de lichaamscellen van de rups grotendeels afgebroken tot een soort soep. Daaruit ontstaan nieuwe cellen die de vlinder vormen.

Het team van Casey en Weiss stelde nu onomstotelijk vast dat het geurgeheugen de radicale metamorfose kan overleven. In een klassiek pavlov-experiment leerden ze rupsen een onplezierige elektrische schok te associëren met de zoete geur van ethylacetaat. De rupsen leerden snel deze geur te mijden. Een maand later, na de verpopping, bleken de vlinders dat nog steeds te doen.

De onderzoekers konden uitsluiten dat de dieren de geur van ethylacetaat op een of andere manier bij zich bleven dragen tijdens het experiment, als een soort extern geheugensteuntje. Dit fenomeen, bekend als ‘chemische erfenis’, is wel geopperd als verklaring voor het feit dat sommige vlindersoorten bij voorkeur hun eitjes afzetten op de plantensoort waarop zij als rups zijn gegroeid. Maar door de poppen zorgvuldig te wassen en andere controles in te bouwen konden Casey en Weiss voor het eerst bewijzen dat er daadwerkelijk fysiek geheugen in het spel is.

Zenuwverbindingen uit het rupsenstadium moeten dus overleven tot in het volwassen stadium. Hoeveel en welke cellen van de rups de metamorfose overleven is echter slecht onderzocht. Tot dusver was alleen van fruitvliegjes bekend dat bepaalde zenuwcellen, die betrokken zijn bij geurherkenning, de verpopping van larve tot vlieg doorstaan.

Rupsen die twee keer verveld waren (derde larvestadium) bleken de negatieve associatie met ethylacetaat te onthouden tot het vijfde larvestadium, maar niet tot na de verpopping. Als de geurassociatie werd aangeleerd in het vijfde larvestadium bleef deze wel voortbestaan tot in het vlinderstadium.