Virus manipuleert het gedrag van de rups

Microbiologie ‘Boomtopziekte’ laat rupsen in bomen klimmen en sterven. Het schuldige virus krijgt dat voor elkaar met maar één gen.

Bepaalde virussen die rupsen en motten besmetten, manipuleren het gedrag van hun gastheer met één enkel gen. Dat ontdekten onderzoekers van de Pennsylvania State University (Science, 8 september).

Voor hun onderzoek bestudeerden de biologen de besmetting van plakkerrupsen (Lymantria dispar) met een baculovirus. Dit type virus besmet uitsluitend ongewervelde dieren, zoals insecten. Het was al langer bekend dat deze parasieten het gedrag van hun gastheer kunnen herprogrammeren.

Gezonde rupsen klimmen overdag uit hun boom naar beneden, om zich op de grond te verstoppen voor vogels. Maar rupsen die met het virus besmet raken, klimmen omhoog. Ze blijven apathisch in de boomkruin zitten waar ze uiteindelijk sterven. De Duitse entomoloog Hofmann gaf de ziekte in 1891 de naam ‘Wipfelkrankheit’, wat letterlijk ‘boomtopziekte’ betekent.

Eenmaal gestorven worden de slappe rupsenlijkjes vloeibaar. De lijkdruppels ‘regenen’ dan op het gebladerte eronder. Daar kan het virus nieuwe rupsen besmetten. Omdat vrouwelijke, volwassen plakkers niet kunnen vliegen, spelen ook zij een grote rol in de verspreiding van het virus. Zij leggen hun eitjes meestal weer op dezelfde boom en bladeren als waar hun besmette broertjes en zusjes eerder gestorven zijn.

Het virus wekt het afwijkende klimgedrag op door de hormoonhuishouding van de rups te verstoren. Normaal gesproken geeft een bepaald hormoon de rups een signaal dat hij moet vervellen of verpoppen. Het gen dat de Amerikaanse biologen nu hebben ontdekt, produceert een enzym dat een suikergroep op dit hormoon plaatst. Door deze modificatie werkt het hormoon niet meer. De rups kan hierdoor niet meer vervellen en blijft ‘vastzitten’ in zijn foerageergedrag.

De onderzoekers kwamen het gen op het spoor toen ze het gedrag van besmette en onbesmette rupsen bestudeerden in plastic flessen. Besmette rupsen klommen in de fles omhoog en stierven, zoals verwacht. Maar toen de onderzoekers het hormoonverstorende virusgen van tevoren uitschakelden, klommen de rupsen niet meer omhoog. De rupsen werden overigens wel ziek. Ze stierven dus niet bovenaan, maar onderaan de fles.

Kelli Hoover, die grote delen van het onderzoek uitvoerde, kwam op het idee om dit gen nader te onderzoeken tijdens een sabbatical in Wageningen. “Daar probeerden we aan te tonen dat een ánder gen het klimgedrag veroorzaakt”, zegt zij in een e-mail. “Maar de baculovirussen waar ik in mijn eigen laboratorium mee werk, hebben dat gen helemaal niet.”

Hoe de baculovirussen aan het gen zijn gekomen is nog niet helemaal duidelijk. Hoover zegt dat soortgelijke genen ook in insecten voorkomen. Het zou verklaren waarom het enzym specifiek insectenhormonen kan modificeren. Misschien hebben de baculovirussen het gen gedurende hun evolutie van insecten overgenomen, en het aan hun eigen doeleinden aangepast.

Insecten zijn vaker het doelwit van gedragsmanipulerende parasieten. Er zijn bacteriën en schimmels bekend die van gezonde dieren zombies maken. Ook andere insecten zijn bedreven in het manipuleren, zoals de parasitaire wespen. Zij leggen hun eitjes binnenin het lichaam van levende rupsen leggen. De rups stopt met eten, maar blijft zich wel verdedigen tegen roofinsecten. Zelf heeft het dier hier niets aan, de wespenlarven wel. Zij eten de rups ondertussen van binnen op.

Lucas Brouwers