Toxic love

Fruitvliegman manipuleert vrouw met sexeiwit

Jessy Rouhana heeft de effecten van het Sex Peptide (een sperma-eiwit) op het fruitvliegengenoom opgespoord met ‘high throughput sequencing technologie’, waarbij genomen op grote schaal onderzocht kunnen worden, en dat middelen zoals >200 DGRP-lijnen (Drosophila Genome Reference Panel) met volledig bekende gen-sequenties heeft verschaft.

In veel studies naar de moleculaire mechanismes waardoor vrouwtjes gemanipuleerd worden door de effecten van Sex Peptide, wordt genetische variatie geminimaliseerd opdat biologische functies duidelijk afgebakend kunnen worden. Om de evolutionaire processen en dynamiek, dat de door het Sex Peptide gemedieerde interacties tussen mannetjes en vrouwtjes karakteriseert, te kunnen begrijpen is het echter juist belangrijk om deze genetische variatie wél te bestuderen.

Levende organismes concurreren om te kunnen overleven en om zich voort te kunnen planten. De meest aangepaste, of fitte, individuen zullen hierbij overleven en gedijen, terwijl de zwakste hier niet in slagen en zelfs kunnen sterven. Deze strijd op leven en dood vindt op verschillende niveaus plaats: zowel individuen van verschillende soorten als individuen van dezelfde soort concurreren met elkaar voor diverse beperkte bronnen zoals voedsel, broedplaatsen of partners. Een belangrijke vorm van competitie wordt gedreven door seksueel conflict en komt dikwijls voor wanneer de voorplantingsstrategieën van mannelijke en vrouwelijke individuen divergeren. De divergente voortplantingsstrategieën van beide seksen ontstaan wanneer deze verschillende evolutionaire belangen hebben, bijvoorbeeld bij de optimale voortplantingssnelheid, gameetgrootte of ouderlijke investering. Dit verschil in belangen heeft geleid tot de evolutie van verschillende strategieën om de manipulatie van de ene sekse door de andere sekse te overwinnen of te wijzigen, en ondertussen voldoende onderlinge samenwerking te behouden om succesvolle voortplanting te garanderen.

De manipulatie van één sekse door de andere met behulp van moleculaire interacties werd opgehelderd in onderzoek naar de fruitvlieg Drosophila melanogaster. Mannetjes kunnen hun kansen op vaderschap proberen te maximaliseren door in het sperma dat ze in het lichaam van het vrouwtje afgeven gedurende de paring zowel zaadcellen als sperma-eiwitten over te dragen. De zaadcellen en de eicellen kunnen beiden profiteren van de effecten van de eiwitten in het sperma, maar opvallend genoeg is dit niet altijd het geval. De sperma-eiwitten kunnen ook specifiek de belangen van de mannetjes bevorderen en kosten veroorzaken in vrouwtjes, resulterend in seksueel conflict. Zo wordt in Drosophila melanogaster in het lichaam van de vrouwtjes strijd geleverd over de uitkomst van een seksuele conflict, waarbij sperma-eiwitten invloed uitoefenen op vrouwtjes na de paring. Deze manipulatie door mannelijke fruitvliegen via moleculaire interacties kan aanzienlijke fysieke en fysiologische parings-kosten veroorzaken voor vrouwtjes. Eén raadselachtig eiwit in de spermavloeistof, het ‘Sex Peptide’ (oftewel ‘Seks Eiwit’) veroorzaakt een opvallende verscheidenheid in fysiologisch effecten en reproductief gedrag bij vrouwtjes. Sex Peptide activeert markante reacties na de paring, waaronder veranderde vruchtbaarheid, immuniteit, libido, eetgedrag en slaappatronen, door de activatie van een gevarieerd stel van genen.

Rouhana heeft een diepgaand onderzoek uitgevoerd naar de fenotypische en genomische verschillen tussen 30-32 DGRP-lijnen, met betrekking tot de mannelijke afgifte van, en vrouwelijke reacties op, Sex Peptide. Ik heb de fenotypische variatie gemeten in de afgifte van Sex Peptide door mannetjes. In vrouwtjes heb ik de fenotypische variatie gemeten in immuunreactie, het leggen van eieren (eileg), de bereidbaarheid tot paring, en de levensduur, in reactie op het ontvangen van Sex Peptide. Om de specifieke reacties op Sex Peptide te meten, vergeleek ik de fenotypische reacties van vrouwtjes na de paring met de reacties van vrouwtjes die gepaard hadden met mannetjes die een niet-functioneel allel (null-allele) hadden voor Sex Peptide. Rouhana associeerde de gevonden fenotypes met variatie in het genoom met behulp van Genome Wide Association Studies (GWAS) en annoteerde de opgespoorde genetische varianten.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/bd91c0e7-b1fb-4387-9bb6-aa5b4604ba5c