Eén stof zet sprinkhaan in de plaagstand

Biologie Sommige sprinkhanen kunnen zwermen vormen van miljarden exemplaren. Een Europese soort doet dat door één feromoon.

Een sprinkhanenplaag in Kenia, afgelopen juni. Mogelijk zijn deze woestijnsprinkhanen gevoelig voor hetzelfde feromoon als de onderzochte soort.
Een sprinkhanenplaag in Kenia, afgelopen juni. Mogelijk zijn deze woestijnsprinkhanen gevoelig voor hetzelfde feromoon als de onderzochte soort. Foto Boris Polo/AP

Een groep Europese treksprinkhanen kan uitgroeien tot een allesverwoestende plaag door één feromoon: 4VA, voluit 4-vinylanisol. Dat schrijven Chinese biologen deze week in Nature. De ontdekking van deze stof zou in de toekomst kunnen bijdragen aan de bestrijding van plaagvormende sprinkhanen – mógelijk ook aan die van woestijnsprinkhanen, die nu in Oost-Afrika voor problemen zorgen.

Wereldwijd zijn er ruim 11.000 sprinkhaansoorten, grofweg onder te verdelen in twee groepen: grasshoppers (sprinkhanen) en locusts (treksprinkhanen). Die eerste groep is verreweg de grootste, en vormt nooit plagen. Maar soorten uit die tweede groep kunnen onder bepaalde omstandigheden gaan zwermen, en in wolken van miljarden individuen akkers en velden kaalvreten. Zo’n zwerm ontstaat als het aantal sprinkhanen hoog is – bijvoorbeeld in een nat jaar, met veel vegetatie. Dan zitten de sprinkhanen zo dicht op elkaar dat ze transformeren en ‘gregair’ worden. Ze veranderen van kleur en de normaal solitair levende individuen beginnen zwermen te vormen.

In het hele sprinkhaanlichaam

Het vermoeden bestond al dat gregarisatie op gang komt door de verspreiding van bepaalde chemische lokstoffen, aggregatieferomonen, waardoor insecten in grote groepen bijeenkomen. Om te achterhalen om welke feromonen het ging, analyseerden de onderzoekers eerst welke stoffen in verhoogde concentraties voorkomen in gregaire treksprinkhanen ten opzichte van hun solitaire soortgenoten. Dat bleken er zes te zijn, maar vijf ervan hadden geen duidelijke aantrekkingskracht op de sprinkhanen. Op 4-vinylanisol daarentegen kwamen ze direct af – ongeacht leeftijd of geslacht – en dat maakt het een logisch aggregatieferomoon.

Luister ook naar deze aflevering van onze podcastserie NRC Onbehaarde Apen: Hoe een sprinkhaan verandert in een allesverslindend monster

U kunt zich ook abonneren via Apple Podcasts, Stitcher, Spotify, Castbox of RSS.

4VA is vrijwel in het hele sprinkhaanlichaam aanwezig, maar ruim 50 procent wordt uitgescheiden via de achterpoten. Dat strookt met eerder onderzoek, waaruit bleek dat gregarisatie op gang kan worden gebracht door met een kwastje langs die poten te strijken. De productie van het feromoon komt al op gang bij 4 of 5 solitaire sprinkhanen in een kooitje van 10 bij 10 bij 10 centimeter.

Reukzintuigen in de antennes

De auteurs ontdekten ook dat sprinkhanen de feromonen waarnemen met reukzintuigen in de antennes. Daarin bevindt zich een receptor, OR35, waaraan het feromoon zich bindt. In meerdere individuen verwijderden ze deze receptor met behulp van het moleculaire ‘schaartje’ crispr-cas9. Die bleken zich vervolgens niet meer aangetrokken te voelen tot 4VA.

Om te kijken hoe in het wild levende Europese treksprinkhanen reageren op het aggregatie-feromoon, installeerden de biologen tot slot sprinkhaanvallen met en zonder 4-vinylanisol in het veld. Op de 4VA-vallen kwamen meer treksprinkhanen af.

Op basis daarvan concluderen de onderzoekers dat de gevoeligheid voor de lokstof kan worden gebruikt om toekomstige sprinkhaanzwermen in toom te houden – bijvoorbeeld door vallen met een synthetische variant van 4-vinylanisol in te zetten, of een spray te ontwikkelen die de werking van het molecuul zou tegengaan. Ook zouden er genetisch gemodificeerde Europese treksprinkhanen kunnen worden losgelaten waarbij de OR35-receptor ontbreekt, om zo op de lange termijn een populatie te vormen die niet vatbaar is voor gregarisatie.

Het is de vraag waar je zo’n val moet neerzetten

Arnold van Huis onderzoeker

De Wageningse treksprinkhaanonderzoeker Arnold van Huis zet vraagtekens bij zulke vallen. „Bij grote zwermen kun je met synthetische feromonen nauwelijks tegen de natuurlijke feromonen op. Bovendien is de vraag waar je zo’n val moet neerzetten, gezien de grote afstanden die de sprinkhanen overbruggen.” Als er al een praktische toepassing zou plaatsvinden, dan zou dat op Madagaskar zijn, denkt hij. „Daar zorgt een ondersoort van de Europese treksprinkhaan soms voor plagen.”

De vraag is hoe relevant de ontdekking is voor andere treksprinkhaansoorten, zoals de woestijnsprinkhaan. De auteurs gaan daar aan het eind van hun artikel kort op in. Een deel van hen was betrokken bij een eerder onderzoek, uit 2017, waaruit blijkt dat bij de woestijnsprinkhaan in grote lijnen dezelfde chemische stoffen en zintuigcellen voorkomen als bij de Europese treksprinkhaan – maar juist 4-vinylanisol lijkt te ontbreken.

Dat zou erop kunnen duiden dat de gregarisatie bij beide treksprinkhaansoorten onafhankelijk van elkaar is geëvolueerd. In dat geval kan bij de woestijnsprinkhaan een andere (nog onbekende) stof voor gregarisatie zorgen. Een andere mogelijkheid is dat 4VA wél bij de woestijnsprinkhanen aanwezig is, maar nog niet is gedetecteerd door het gebruik van te weinig verfijnde apparatuur.