Sluipwesp laat ei onbevrucht en schakelt een gen uit om zoon te krijgen

Mieren, bijen, wespen: het zijn allemaal insecten waarbij de mannetjes ontstaan uit onbevruchte eitjes. Bevruchte eitjes worden vrouwtjes. Hoe dat werkt, is voor de meeste soorten van de vliesvleugeligen of Hymenoptera (wereldwijd tienduizenden soorten) niet bekend. Tot nog toe was er één genetisch mechanisme beschreven dat de geslachtsbepaling bij deze groep insecten regelt. De Groningse bioloog Eveline Verhulst, die vorige week vrijdag cum laude promoveerde, ontdekte bij sluipwespen een tweede systeem. “En we vermoeden dat het bij meer dieren voorkomt”, zegt ze. In mei vorig jaar stond haar werk al in Science.

De groep van Leo Beukeboom en Louis van de Zande waar Verhulst werkt, onderzoekt de sluipwesp Nasonia vitripennis. Het is een sluipwespje dat ook in Nederland voorkomt. De diertjes zijn 2 à 3 millimeter groot. “De meeste mensen zullen ze nog nooit gezien hebben”, aldus Verhulst.

Bijzonder is dat er voor de geslachtsbepaling van Nasonia een gen nodig blijkt dat ‘ingeprent’ is: de genkopie die afkomstig is van de moeder is altijd uitgeschakeld. Dat cruciale, ingeprente gen voor de geslachtsbepaling heet transformer (tra).

Dit is wat Verhulst ontdekte. Stel: een moedersluipwesp ‘wil’ een zoon. Dan gebruikt ze het sperma dat ze bij zich draagt niet. Daardoor krijgt het kind maar één set genen mee: dat van de moeder, met dat inactieve tra-gen. In haar eigen lichaam staat het gen wél aan, maar bij de vorming van de eicellen heeft ze het uitgeschakeld (dit detail wordt zodadelijk nog belangrijk). Zo’n mechanisme van inprenting (imprinting) rond de bevruchting komt naar schatting bij één op de honderd genen voor.

Een uitgeschakeld tra-gen geeft mannetjes, zo was al van andere insecten bekend en zo is het ook bij Nasonia. Uiteindelijk is de productie van een zoon dus tamelijk simpel.

De ontwikkeling van vrouwelijk nageslacht is gecompliceerder. Dochters ontstaan uit bevruchte eicellen: één set genen van de moeder, één van de vader – zoals bij mensen. Op dat vadergenoom ligt de actieve versie van transformer. Alleen: de simpele aanwezigheid van een ‘vaderkopie’ is nog niet genoeg om een dochter te maken. In de eerste uren na de bevruchting kan het embryo uit die vaderkopie nog niet voldoende transformer-eiwit produceren.

De moeder stopt daarom messenger-RNA voor tra in het ei. En dat kan ze, want in haar lichaamscellen staat tra ‘aan’. Die mRNA-voorraad dient in eerste instantie als basis voor het tra-eiwit. Na een uur of elf is vaders tra-gen in het embryo actief en kan de vrouwelijke ontwikkeling beginnen. Hester van Santen