Interesse blijft zich opbouwen rond het microbioom - de triljoenen micro-organismen die de lichamen van grotere dieren bewonen en een rol lijken te spelen in verschijnselen van humeur en eetlust tot geslachtsbepaling in rolluizen. De nieuwste microbiële truc is even icky als indrukwekkend: bacteriën die in kakkerlakken leven lijken insectenbijeenkomsten te beheersen door de kak van hun gastheer te rijgen met chemische signalen.
gerelateerde inhoud
- Iedereen kaks. Sommige dieren eten het. Waarom?
- Een kakkerlak kan bijten met een kracht van 50 keer zijn lichaamsgewicht
- Een liefdevolle aanraking veroorzaakt kakkerlakken om baby's sneller te maken
"Pas nu beginnen we de betrokkenheid van microben in diercommunicatie en gedragssystemen te waarderen, " zegt Coby Schal, professor entomologie aan de North Carolina State University. "Dit is een van de schoonste voorbeelden van dit soort dingen."
Eerdere onderzoeken naar het feces-gerelateerde facet van het microbioom waren grotendeels gericht op zoogdieren, in het bijzonder de rol van door bacteriën geproduceerde vetzuren in de geurklieren van hyena's, gelegen nabij de anus. Deze chemische signalen lijken een rol te spelen bij het helpen van de honden om leden van hun groep te onderscheiden van buitenstaanders. Maar gecontroleerde experimenten met hyena's uitvoeren is geen gemakkelijke taak.
"Dat is waar insecten, vooral kakkerlakken, handig zijn", zegt Schal. "We kunnen ze gemakkelijk onder steriele omstandigheden grootbrengen en we kunnen fecale transplantaties doen."
Schal en zijn collega's richtten zich op Duitse kakkerlakken, het hardnekkige huishoudelijk ongedierte dat keukens, badkamers en restaurants over de hele wereld besmet. Kakkerlakken hebben de charmante neiging om te poepen waar ze wonen en slapen, zegt Schal, en het zijn ook gezelschapsdieren - die hun tijd graag in groepen doorbrengen. Uitwerpselen evolueerden daarom als een olfactorisch signaal om kakkerlakken naar vrienden te leiden.
"Het is dus niet onredelijk dat de signalen in de ontlasting geassocieerd worden met bacteriën, omdat de achterhoofden van insecten vol zitten met bacteriën, " zegt Schal.
Om die hypothese op de proef te stellen, begonnen Schal en zijn collega's te bevestigen dat Duitse kakkerlakken zich inderdaad aangetrokken voelen tot hun eigen ontlasting - een ontdekking die voor het eerst werd gedaan door andere onderzoekers in de jaren zeventig. Ze presenteerden in het laboratorium gefokte kakkerlakken met een oplosmiddel van hun soort kak en ontdekten dat, zelfs wanneer ze het van een afstand moesten detecteren, de kakkerlakken een uitlijning maakten voor de uitwerpselen.
"Het is een mooi gedrag waar ze van de geur van hun eigen ontlasting houden, " zegt Schal.
Vervolgens steriliseerden de onderzoekers kakkerlakeneieren en brachten de baby's onder steriele omstandigheden groot, wat betekent dat die insecten geen bacteriën in hun darmen of ontlasting bevatten. Het team presenteerde vervolgens monsters van steriele en niet-steriele kak om nimfen te voornnen om te zien welke ze verkozen.
De bacterievrije ontlasting was "ongelooflijk minder effectief" in het vangen van de aandacht van andere kakkerlakken, zegt Schal. Toen de onderzoekers de steriele versus niet-steriele monsters onder de loep namen, ontdekten ze dat de voormalige grotendeels vluchtige vetzuren misten, ook bekend als carbonzuren, die fermentatieproducten van bacteriële activiteit zijn.
"Niet-steriele ontlasting bevat enorme hoeveelheden van deze zuren, terwijl veel verbindingen ontbraken en de meeste enorm ondervertegenwoordigd waren in steriele ontlasting, " zegt Schal. "Dit suggereerde een verband tussen het gedrag dat we zagen en de chemie."
Om extra zeker te zijn van de verbinding, kwamen de onderzoekers zes van de meest prominente verbindingen binnen en maakten er een synthetisch mengsel van, waarvan zij vonden dat het zeer effectief was in het aantrekken van kakkerlakken en het aggregeren ervan.
"Dus we concluderen dat het de bacteriën in plaats van de kakkerlak zelf zijn die betrokken zijn bij het produceren van dit signaal, " zegt Schal. Hij en zijn collega's rapporteerden hun bevindingen vandaag in de Proceedings van de National Academy of Sciences .
Deze "zeer interessante" bevindingen kunnen belangrijke implicaties hebben voor ongediertebestrijding, volgens Philip Koehler, een professor in de entomologie aan de Universiteit van Florida die niet betrokken was bij het onderzoek.
"Als je in staat bent om kakkerlakken te verzamelen rond een behandeling, of het nu een aas of een spray is, dan kun je waarschijnlijk betere controle krijgen, " zegt hij. "Wat we nu doen, is behandelingen uitzetten niet op basis van waar kakkerlakken zijn, maar waar we verwachten dat ze zijn."
Als alternatief, voegt hij eraan toe, zou de chemie van de ontlasting kunnen worden gebruikt om kakkerlakken in een val te lokken, waardoor ze uit een huis of bedrijf kunnen worden verwijderd in plaats van de hele structuur in chemicaliën te moeten onderdompelen.
Mike Rust, een vooraanstaand hoogleraar entomologie aan de Universiteit van Californië, Riverside, die ook niet betrokken was bij het onderzoek, zegt dat het werk buitengewoon goed was gedaan en duidelijk aangeeft welke rol vluchtige carbonzuren, geproduceerd door darmbacteriën, spelen in kakkerlakken.
Hoewel hij niet denkt dat de bevindingen noodzakelijkerwijs de effectiviteit van lokaas zouden verhogen, denkt hij wel dat ze nuttig kunnen zijn voor het verbeteren van de toepassing van crack-and-spleet insecticiden. Cocktails van aggregatie chemicaliën, zegt hij, "kunnen de afstoting van sprays verminderen en de tijd verlengen dat kakkerlakken contact maken met behandelingsoppervlakken."
Schal gelooft dat de bevindingen waarschijnlijk van toepassing zijn op alle kakkerlakken die aggregeren, inclusief andere plaagsoorten zoals de Amerikaanse kakkerlak en de oosterse kakkerlak. Hij en zijn collega's zijn van plan dergelijke vragen in de toekomst te onderzoeken. Hij verwacht ook soortgelijke bevindingen met betrekking tot de rol van het microbioom in de signalering van dieren en communicatie zou kunnen ontstaan voor andere soorten organismen.
"Ik denk dat we het komende jaar of zo veel voorbeelden zullen zien van dit soort dingen die in de natuur voorkomen, van insecten helemaal tot mogelijk mensen", zegt hij.
