Mierenpoppen maken voedzame melk - en wetenschappers merkten dat nu pas op

Jonge mierenpoppen, de coconnen waarin mierenlarven zich ontwikkelen tot volwassen mieren, lijken helemaal niets te doen. Ze bewegen niet, ze eten niet. Kortom, ze doen niets dat opvalt tussen alle bedrijvigheid in de kolonie.

Toch zijn ze niet gewoon ballast voor de kolonie, schrijven wetenschappers in het vakblad Nature. De mierenpoppen blijken de kolonie toch een cruciale dienst te leveren: ze produceren een melkachtige substantie waarmee de andere leden van de kolonie zich voeden. Het fenomeen is waargenomen bij minstens één soort in elk van de vijf grote mierenfamilies.

Pas uitgekomen larven zijn afhankelijk van deze vloeistof om te groeien en te overleven, net zoals pasgeboren zoogdieren afhankelijk zijn van melk. Als de volwassen mieren en de larven de vloeistof niet consumeren, hoopt deze zich op en raakt ze besmet met schimmels die de poppen doden.

‘Wij hebben een mechanisme ontdekt dat de kolonie verenigt en mieren uit alle ontwikkelingsstadia - volwassenen, larven en poppen - bindt tot een samenhangend geheel, het superorganisme,’ zegt co-auteur Orli Snir, een bioloog aan de Rockefeller Universiteit in New York City.

‘Het is echt verrassend dat niemand dit eerder heeft opgemerkt,’ zegt Patrizia d'Ettorre, een etholoog aan de Sorbonne Paris North Universiteit, Frankrijk. ‘De poppen werden als nutteloos beschouwd omdat ze immobiel zijn. Bij sommige soorten spinnen de poppen een cocon om zich heen, ze eten niet en ze worden alleen maar verplaatst door de werksters. Het leek er dus op dat de poppen niets bijdragen aan de mierenmaatschappij. Maar dit onderzoek toont aan dat het tegendeel waar is.’

​​Snir en haar collega's deden de ontdekking door roofmieren (Ooceraea biroi) in isolatie te observeren in elk stadium van hun leven. Ze wilden achterhalen wat mierenkolonies zo geïntegreerd maakt.

Bij het observeren van geïsoleerde mierenpoppen zagen de onderzoekers tot hun verbazing druppeltjes van een vloeistof verschijnen op hun buiktoppen. Wanneer deze vloeistof zich ophoopte, verdronken de poppen erin, maar ze overleefden wanneer de vloeistof werd verwijderd.

Door blauwe voedingskleurstof in de poppen te injecteren en na te gaan waar het terechtkwam, toonden de onderzoekers aan dat volwassen mieren de vloeistof drinken, en ook hun larven helpen om het te drinken door ze naar de poppen te dragen. Dit voorkomt dat de vloeistof zich ophoopt. ‘De volwassenen doen aan ouderlijke zorg terwijl ze de poppen schoonmaken, de larven pakken en ze op de poppen plaatsen om zich te voeden,’ zegt Snir.

Het team testte de moleculaire samenstelling van de vloeistof en identificeerde 185 eiwitten die specifiek zijn voor de vloeistof, evenals meer dan 100 metabolieten zoals aminozuren, suikers en vitaminen. De gevonden verbindingen suggereren dat de vloeistof afkomstig is van rui-vloeistoffen, die worden geproduceerd wanneer de larven hun buitenste schubbenlaag afwerpen tijdens hun ontwikkeling tot poppen. ‘Het is een opportunistische recycling die de mieren binnen de kolonie uitvoeren ... en een metabolische taakverdeling,’ zegt Adria LeBoeuf, een biologe aan de Universiteit van Fribourg, Zwitserland.

Evolutionaire rol

De onderzoekers ontdekten ook 'poppenmelk' bij soorten uit elk van de vijf grootste mierenfamilies, wat suggereert dat het een rol zou kunnen spelen in de evolutie van sociale structuren bij mieren. ‘Het is iets dat zich heeft ontwikkeld kort nadat mieren eusociaal¹ werden of misschien zelfs voordat mieren sociaal werden,’ zegt co-auteur Daniel Kronauer, bioloog aan de Rockefeller Universiteit.

Het team wil nu de effecten bestuderen die poppenafscheidingen zouden kunnen hebben op de volwassenen en larven in termen van gedrag en fysiologie. ‘Of de larven zich ontwikkelen tot koningin of werkster kan worden beïnvloed door de mate waarin zij toegang hebben tot deze vloeistof’, aldus Kronauer.

Karsten Schönrogge, ecoloog aan het Britse Centre for Ecology & Hydrology in Wallingford, zou graag zien dat onderzoek wordt gedaan naar ‘de vraag of de afscheiding van de poppen ook nuttig is voor de overdracht van darmmicrobiële gemeenschappen die mieren helpen bij het verteren van voedsel’.

Noten

1. eusociaal: Eusocialiteit is een sociale samenlevingsvorm die gekarakteriseerd wordt door overlappende generaties, coöperatieve broedzorg en gespecialiseerde reproductieve en non-reproductieve kasten. Eusocialiteit komt voor bij sommige soorten insecten, kreeftachtigen en zoogdieren.