Voor- en nadelen van sex (2) Een succesvolle afslankings operatie en interne reorganisatie van een nematode worm

nematodes

In de Science van 5 januari 2018 staat een opmerkelijk over een Nematode wormensoort die al een miljoen geleden seksuele voortplanting heeft opgegeven. In plaats daarvan plant het zich voort door zelfbevruchting. En nu komt het opmerkelijke: het beestje heeft een kwart van zijn genoom verloren vergeleken met zijn de 'normale' seksueel voortplantende soorten.

De meeste individuen zijn ⚥ hermafrodiet, dat wil zeggen die individuen hebben zowel ♂ mannelijke en ♀ vrouwelijke geslachtsorganen. Ze 'doen het met' zichzelf. Ze  hebben dus geen partner van het andere geslacht nodig. Dat er een zelfbevruchtende nematode soort bestaat te midden van zich uitsluitend seksueel voortplantende soorten is op zich al opmerkelijk, maar dat deze soort het met 7000 genen minder kan doen vind ik zonder meer verbluffend. Zeker voor zo'n simpel organisme als een worm is dat een groot aantal genen.

Vergelijk het met een groot bedrijf met 28.000 medewerkers dat vanwege een interne reorganisatie 7.000 medewerkers ontslaat en daardoor een hoop kosten bespaart. Dat levert concurrentie voordeel op als die 7.000 medewerkers niets nuttigs deden.

In de context van de evolutionaire voor- en nadelen van seks (waar ik een tijdje geleden over blogde) denk je meteen: waauw!! Dan ben je in één klap een hoop 'ballast' kwijt! Het levert op het eerste gezicht tenminste twee voordelen op: (1) je hoeft al dat DNA niet te kopiëren en te onderhouden. Iedere celdeling kost energie, bouwstoffen en tijd. DNA kopiëren is een precisiewerkje. Als je daar op kunt bezuinigen heb je een snellere en efficiëntere celdeling dan je concurrenten. Dus kan jouw populatie in principe sneller toenemen. (2) wordt je reproductieve succes niet nadelig beïnvloed door schadelijke mutaties in die 7000 genen. Geen last hebben van mutaties in 7000 genen lijkt mij een groot evolutionair voordeel.
Als je die 7000 genen kunt missen.

Wat doen die genen? Het bleek dat de meeste genen actief zijn in mannetjes. Ze coderen kleine eiwitten die op spermacellen zitten. Ze hebben te maken met sperm competition. Een hermafrodiet doet kennelijk niet aan sperma competitie met zichzelf! Vandaar dat je ze kunt missen. Het leven wordt eenvoudiger als je niet hoeft te concurreren met andere mannetjes. Bovendien heeft sperm competition niets met overleven te maken, voedsel zoeken, spijsvertering of predatie vermijden. Dus in dat opzicht heeft dat verlies geen nadeel.

Een te verwachten nadeel zou kunnen zijn dat hermafroditisme toch op lange termijn nadelig is. Het vermogen je aan te passen aan veranderende omstandigheden zou wel eens ingeperkt kunnen worden. Maar het wormpje heeft het al een miljoen jaar volgehouden. Dat is een behoorlijk lange tijd voor zo'n beestje. Tot nu toe heeft het er nog geen nadeel van ondervonden.

Voor- en nadelen van sex. ©Zimmer, Emlen (2013) p.333.

Als ik kijk naar het lijstje dat ik in een vorige blog over de Voor- en nadelen van seks gaf, dan kunnen we zeggen:

• hermafrodiete individuen hoeven niet naar een partner te zoeken
• omdat alle individuen zich kunnen voortplanten kunnen de populaties sneller groeien
• de nakomelingen zijn 100% verwant aan de ouders in tegenstelling tot soorten met mannetjes en vrouwtjes
• geen risico op seksueel overdraagbare ziektes

Mijn speculatie: mogelijk profiteren de hermafrodiete individuen toch in enige mate van de evolutionaire voordelen van normale seks omdat ze eicellen en spermacellen produceren en dus meiose en dus recombinatie.

Technische details & bronnen

Rapid genome shrinkage in a self-fertile nematode reveals sperm competition proteins Science 5 januari 2018. (summary is gratis)

Een populaire samenvatting van het onderzoek is dit artikel: Worm Species Lost 7,000 Genes After Evolving to Fertilize Itself.

Caenorhabditis nigoni: dit is de outcrossing soort die als controle diende
Caenorhabditis briggsae: dit is selfing soort met het kleinere genoom

C. briggsae has experienced a substantial decrease in genome size since the two species' recent divergence.

https://en.wikipedia.org/wiki/Nematode

https://en.wikipedia.org/wiki/Hermaphrodite

Vorig blog over dit onderwerp

• Voor- en nadelen van sex (1) 21 Feb 2013