In een paleisintrige die George R R Martin waardig is, heeft een nieuwe studie aangetoond dat sommige bijenarbeiders koninginnenlegers zijn die in opstand komen en hun koningin doden als zij het verkeerde soort mannelijke nakomelingen voortbrengt. De troon kan dan worden overgenomen door een van haar dochters, die de juiste soort mannelijke erfgenamen voortbrengt – waardoor het voortbestaan van de bloedlijn is verzekerd.
Waarom zouden bijen de voorkeur geven aan sommige koninginnen boven andere, op basis van hun zonen? Om dit te begrijpen, moeten we iets weten over het verschil tussen mannelijke en vrouwelijke bijen. De zonen van koninginnen van bijen, mieren en wespen (insecten die Hymenoptera worden genoemd) zijn er in twee soorten.
Het verschil heeft alles te maken met hun genetica. Mensen zijn “diploïde” organismen, wat betekent dat ze twee kopieën (allelen) van elk gen hebben, één van elke ouder. Bijen werken echter een beetje anders.
Vrouwelijke bijen zijn, net als wij, diploïd en komen voort uit bevruchte eitjes met twee sets allelen. Een koningin moet paren om vrouwtjes voort te brengen, omdat de vader de helft van het genoom van de dochter bijdraagt.
Maar mannelijke bijen, die darren worden genoemd, zijn normaal gesproken haploïd; ze worden voortgebracht uit onbevruchte eitjes van de koningin en hebben één set allelen. De koningin kan ze produceren zonder ooit te paren.
De koningin paart slechts één keer, maar slaat het sperma voor de rest van haar leven op. Na de paring kan ze kiezen of ze een eitje bevrucht, en kan ze dus zelf bepalen hoeveel mannelijke en vrouwelijke nakomelingen ze krijgt.
Soms verschijnt er echter een zeldzamer en sinisterder soort mannetjes, waarover de koningin geen controle heeft. Deze mannetjes zijn diploïd, en meestal steriel. Ze worden gevormd wanneer het lichaam van een diploïde (en dus rechtmatig vrouwelijke) bij wordt misleid om mannelijk te worden. Ze zijn rampzalig voor het voortbestaan van een kolonie, omdat ze hulpbronnen verbruiken, niet aan de voortplanting kunnen bijdragen en, zoals alle mannetjes van vliesvleugeligen, weigeren te werken.
Bij de beslissing of een bij mannelijk of vrouwelijk wordt, kijkt het lichaam van een zich ontwikkelende bij slechts naar één gen, het gen voor “complementaire geslachtsbepaling” (CSD). Als dit gen twee verschillende allelen heeft omdat het afkomstig is van een bevruchte eicel, wordt de bij vrouwelijk. Maar als het maar één allel heeft, omdat het afkomstig is van een onbevruchte eicel, wordt de bij mannelijk.
Normaal gesproken werkt dit geslachtsbepalingssysteem prima. Maar als de koningin toevallig heeft gepaard met een mannetje dat een KDS-allel heeft dat identiek is aan het hare, dan zal de helft van haar diploïde nakomelingen slechts één KKS-allel hebben en mannetje worden in plaats van vrouwtje, waardoor het personeelsbestand van de nieuwe generatie in feite wordt gehalveerd.
De bestaande werksters zijn daar begrijpelijkerwijs helemaal niet blij mee.
Koninginnen met steriele mannelijke nakomelingen worden vermoord
De onderzoekers in de nieuwe studie keken naar de soort Scaptotrigona depilis, een lid van de angeloze bijen (Meliponini) die inheems zijn in Brazilië. Zij identificeerden kolonies met zich ontwikkelende steriele diploïde mannetjes, evenals normale kolonies om deze mee te vergelijken.
Ze introduceerden een nieuwe, normale, gezonde koningin in elk nest en volgden haar activiteit. Koninginnen in kolonies met steriele mannetjes stierven op mysterieuze wijze ongeveer 10 dagen nadat deze mannetjes tevoorschijn waren gekomen.
De geïntroduceerde koninginnen in de twee soorten kolonies verschilden voor het overige niet van elkaar. Dit betekent dat we genetische factoren kunnen uitsluiten waardoor ze eerder zouden sterven of waardoor ze van nature anders zouden ruiken dan werksters.
Ze waren noch in de experimentele kolonies, noch in de controlekolonies de moeders van nakomelingen, dus er was geen reden om te denken dat werksters in de controlekolonies eerder de voorkeur gaven aan hun nieuwe koningin dan werksters in experimentele kolonies.
Steriele mannetjes zijn zowel lui als stinkend
Waarom kwamen de experimentele kolonies dan in opstand en doodden hun nieuwe koninginnen? De eenvoudigste verklaring is dat de aanwezigheid van steriele diploïde mannetjes, en niet iets aan de koningin zelf, de werksters ertoe brengt haar te vermoorden.
In een normaal functionerende kolonie (een kolonie die niet voor een experiment is gemanipuleerd), zou deze reactie uiterst voordelig zijn. Als de koningin hongerige, luie, steriele mannetjes voortbrengt, dan kan door haar te doden een van haar dochters een nieuwe koningin worden, die echte reproductieve mannelijke erfgenamen voortbrengt. De werksters kunnen de nieuwe koningin dan helpen hun collectieve genetische erfenis in stand te houden.
Hoe detecteren de werksters steriele mannetjes? De onderzoekers toonden aan dat voor de werksters normale haploïde mannetjes en steriele diploïde mannetjes verschillend ruiken. De twee verschillende geuren ontstaan korte tijd na het uitkomen van de mannetjes. Hoe lang daarna, denkt u? Ongeveer 10 dagen – precies het moment waarop de koninginnen in het experiment “mysterieus” begonnen af te sterven. Het rokende pistool.
Waarom zijn deze mannetjes niet eerder uitgeroeid? Bij honingbijen (Apis mellifera) wel. Werkbijen volgen eitjes en larven en kunnen een diploïd mannetje makkelijk “ruiken” en doden. Maar bij angelloze bijen worden de eitjes al vroeg in de ontwikkeling in cellen afgesloten, en hebben de werksters er geen contact mee totdat ze tevoorschijn komen als waardeloze leugenachtige mannetjes.
Mieren en wespen zijn ook koninginnenmoordenaars
Dit soort gedrag is niet uniek; koninginnenmoord is bekend bij veel vliesvleugeligen. Een voorbeeld is te vinden in kolonies vuurmieren (Solenopsis invicta), waarvan de werksters bendes vormen. Elke bende heeft zijn eigen “bende-teken”, een geur die wordt geproduceerd door de combinatie van allelen van een bepaald gen, waardoor de mieren kunnen zien wie tot hun bende behoort. Werksters van de ene bende doden koninginnen met het verkeerde bende-teken.
Bij geelwespen, die een jaarlijkse levenscyclus hebben, doden werksters gewoonlijk hun koningin aan het eind van het jaar, als zij ouder wordt en haar macht afneemt. Op haar hoogtepunt produceert ze chemische signalen die het vermogen van de werksters onderdrukken om zich voort te planten (zelfs werksters kunnen mannetjes produceren door onbevruchte eitjes te leggen).
De werksters vinden dit prima, zolang de koningin doorgaat met het massaal produceren van hun broertjes en zusjes. Maar zodra haar vermogen om baby’s te maken begint af te nemen, kloppen de sommen niet meer. Ze doen het genetisch beter door het seizoen met een knal te beëindigen en grote aantallen van hun eigen mannetjes te leggen – en daarvoor moeten ze vrij zijn van hun moeder. Men kan alleen maar hopen dat ze snel zijn.
Opvallend genoeg doden werksters alleen trouwe koninginnen die maar met één mannetje paren. Bij soorten met meer promiscue koninginnen zijn de werksters minder bloeddorstig, omdat ze meestal halfbroers of zussen zijn, geen volle broers of zussen. Hier delen de werksters niet genoeg genen om elkaars kinderen een voorkeursbehandeling te geven boven de nakomelingen van de koningin – hoe aftakelend die ook is.
Maar in beide gevallen wordt de koningin gedood vanwege haar genetica, en niet vanwege haar levenskeuzes. Het is uniek dat werksters van angelloze bijen in plaats daarvan gruwelijke wraak nemen op hun koningin vanwege haar daden: haar ongelukkige partnerkeuze.
De auteurs van de nieuwe studie suggereren ook dat het onwaarschijnlijk is dat de koningin goede van slechte partners kan onderscheiden, dat wil zeggen, of een potentiële huwelijkskandidaat haar CSD-allel deelt of niet. Er is dus geen reden om aan te nemen dat de koningin zou weten dat ze voorbestemd is om te sterven tot het moment waarop ze wordt vermoord in een “Rode Bruiloft”-achtige hinderlaag.