Staat vruchtbaarheid in verband met de levensduur?

[mn]

Ik zit met een de vraag of dat de hoeveelheid zaadcellen die die een gyne heeft kunnen opslaan tijdens de paring iets te maken heeft met het aantal werksters dat ze in haar periode van bestaan kan voortbrengen, en ofdat ze dan minder bevruchte eieren zal leggen om dus langer te kunnen terugvallen op de kleine hoeveelheid zaadcellen om zo langer te kunnen leven met dan een kleiner aantal werksters. Of zal de gyne gewoon leggen afhankelijk van de mogelijkheden die ze heeft (voedselaanbod, koloniegrote, ...) en hier niet van op de hoogte zijn. Wat dus zal resulteren op een vroegere onvruchtbaarheid en dus vroegere sterfte van de kolonie. Aangezien overleven en zich voortplanten de enige doelen van dieren zijn vraag ik me af welke op de eerste plaats komt.

Stel, een monogyne kolonie geeft alles wat ze in huis heeft en de gyne zal in haar 3de levensjaar al eitjes produceren waar geslachtsdieren uitkomen, maar dat jaar ook onvruchtbaar worden door het feit dat ze al heel wat eitjes gelegd heeft, en de opgeslagen zaadcellen op zijn. Als alles goed gaat zullen de geslachtsdieren dat jaar nog uitvliegen. Hierna zal de kolonie dus langzaam sterven, het aantal werksters neemt af en eventueel voeden ze nog onbevruchte eitjes op tot mannetjes tot de laatste werksters gestorven zijn. De mannetjes zullen opvliegen en de gyne blijft achter en zal ook sterven. Op enkele uitzonderingen na. Vb: De gyne paart met (eventueel zelf opgevoede (de gynes gaan dan ook zelf jagen)) mannetjes uit het nest, waardoor ze terug vruchtbaar word en haar bestaan kan verderzetten.

Wanneer de gyne spaarzaam zou omspringen met haar eieren en haar kolonie klein houd zou de kolonie, en dus ook de gyne langer kunnen leven. En vaker geslachtsdieren produceren, in mindere hoeveelheden weliswaar. Wat denk ik een betere optie is dan in één jaar alles te geven, door probleemsituaties kunnen namelijk alle geslachtsdieren, of toch een groot deel dat jaar sterven waardoor de kolonie haar bestaan voor niets is geweest. Denk maar aan het voorval aan de kust vorig jaar, waarbij er door een foute/veranderende windrichting alle geslachtsdieren de zee werden ingeblazen en daar verdronken, of terug aanspoelden en massaal werden opgegeten door meeuwen en dergelijke. Plaatselijk was dit dus een jaar voor niets.

Bij pologyne kolonies zal de gyne meer of minder vaak niet veel uitmaken, na de bruidsvluchten keert een klein deel van de koninginnen terug naar het moedernest, hierdoor zal een kolonie onder normale omstandigheden nooit sterven door een onvruchtbaarheidsprobleem.

De opgeslagen hoeveelheid zaadcellen is namelijk niet onbeperkt. Of is die hoeveelheid zo enorm dat ze dit in haar volledige leven niet verwerkt krijgt?
Moest dit alles iets te maken hebben met de levensduur van de mieren, of het feit dat de ene kolonie maar moeizaam groeit en de gyne amper eitjes legt. Terwijl soortgenoten al goed aan het groeien zijn, onder de zelfde omstandigheden.

Zo zou er ook een verklaring zijn voor het feit dat gynes de ene keer tot enkele tientallen jaren oud worden, en de andere keer maar een paar jaren tot zelfs maanden. Al heeft de stofwisseling hier vooral mee te maken. Wat ook opvalt is dat wanneer men een deel koninginen tijden de koloniestichting sterft alvorens eitjes gelegd te hebben of werksters heeft. Men gaat er dan vanuit dat de gyne onvruchtbaar is, klopt dit? Zijn uit de eitjes dan daadwerkelijk mannetjes gekomen, dit bekomen door de eitjes aan een andere kolonie te geven? Of gaat men hier gewoon vanuit.

Ik kan hier vragen over blijven stellen en over blijven vertellen maar ik denk dat jullie zo wel moeten begrijpen waar ik naartoe wil.
Ik hoop dat iemand me hier een antwoord op kan geven.

Mvg Nick.

[Elan]

Interessante vragen! Ik kan er niet 1-2-3 antwoord op geven en voor opzoeken is het nu voor mij wat te laat, maar ik ga er zeker wat tijd aan besteden

Wat misschien gerelateerd is, maar wat ik niet helemaal correct op kan schrijven, is het volgende: ik kwam laatst een artikel tegen dat geloof ik besprak wat de invloed is van de hoeveelheid mannetjes waarmee gepaard werd.
Dat komt wel in de buurt van het onderwerp waar jij naar vraagt, misschien kan ik het nog eens terug vinden want nu ben ik ook weer benieuwd wat de bevinden daarvan waren.. hmm

[mn]

Daar zat ik ook mee in men hoofd, maar ik heb het niet opsgeschreven, de hoeveelheid mannetjes waarmee gepaard word wijst op een groter aantal zaadcellen dat zal worden opgeslagen. Of klopt dit niet en stopt de gyne met paren wanneer haar spermatheek vol zit, of gewoon wanneer ze gepaard heeft?

Sterven mannetjes na de paring omdat ze al hun zaadcellen hebben geloosd of omdat hun doel verricht is? Vaak zie ik de dag na dat er een bruidsvlucht is geweest nog mannetjes rondkruipen. Het zou kunnen dat zij die dag dan nog maals aan een weliswaar kleinschaligere bruidsvlucht mee doen?

Er zijn ook twee zaadcellen nodig om de op dat moment de tweecellige eicel te bevruchten. Zo passeert de eicel de spermatheek toch. Wordt er maar een cel bevrucht ontstaat er een gynandromorf. Meer info.

[Mika]

Zeer interessante vragen!

Ik heb momenteel geen tijd om erop te antwoorden. Bedenk dat per mierensoort de strategiën kunnen wisselen. Het kan ook zijn dat er per soort meerdere strategiën zijn.

Het heeft in elk geval geen zin om in het algemeen te spreken over deze voortplantingsstrategiën.

[XToF]

Ik ben even in de literatuur gaan zoeken en kwam uit op de volgende publicatie:

Prudent sperm use by leaf-cutter ant queens

Susanne P. A. den Boer1,*, Boris Baer2,3, Stephanie Dreier1,
Serge Aron4, David R. Nash1 and Jacobus J. Boomsma1

Proc. R. Soc. B (2009) 276, 3945–3953

Uit de abstract:

We discuss the extent to which
leaf-cutter ant queens have been able to optimize their sperm expenditure and infer that our observed
averages of sperm number, sperm robustness and sperm use are consistent with sperm depletion being
a significant cause of mortality of mature colonies of Atta leaf-cutter ants.

Een tweede artikel:

Aging and Reproduction in Social Insects –
A Mini-Review

Jürgen Heinze Alexandra Schrempf
Gerontology 2008;54:160–167

De abstract:

Perennial social insects are characterized by the extraordinarily
long lifespan of their reproductive females, which may
be tens or hundreds of times larger than that of non-social
insects of similar body size and also greatly surpasses that of
conspecific non-reproductives. Evolutionary theories of aging
explain this phenomenon from the low extrinsic mortality
queens experience once they have successfully established
their colony. The aim of our review is to summarize
recent findings on the ultimate and proximate causes of increased
queen longevity in social insects, in particular ants
and honey bees. While progress is being made in elucidating
the interrelations between the vitellogenin, juvenile hormone,
fecundity, and senescence, we feel that the explanation
for the comparatively short lifespan of queens in multiqueen
societies is as yet not satisfactory and needs further
attention, both concerning its proximate and ultimate basis.

In deze artikels zul je mogelijk referenties vinden waarin antwoorden op jouw vragen te vinden zijn.

[kjeld13]

Ik dacht altijd dat de gynes worden bevrucht met miljoenen of meer zaadcellen waardoor het theoretisch onmogelijk is om die (bij de meeste soorten) uit te putten voordat ze door ouderdom sterven. Kan het zijn dat bevruchte eicellen (of misschien zelfs zaadcellen) zich delen om meer individuen te produceren uit 1 zaadcel?

[mn]

Goede vraag, kan er een tweeling, of meerling (?) ontstaan bij mieren? En omdat de eicel twee cellig is wanneer ze word bevrucht zullen er 2 zaadcellen nodig zijn. Wanneer een vb. Lasius niger gyne paart, paart ze met meerdere mannetjes, dus we kunnen er van uit gaan dat een eicel door 2 vaders zou kunnen worden bevrucht?

[Nelis]

1 zaadcel kan natuurlijk ook al voldoende zijn.
Zie bij mensen 1 eiige en 2 eiige tweelingen.(Nu is een mens wel wat anders dan een mier, maar toch )

[mn]

1 zaadcel kan natuurlijk ook al voldoende zijn.
Zie bij mensen 1 eiige en 2 eiige tweelingen.(Nu is een mens wel wat anders dan een mier, maar toch )

Er zijn, zoals ik eerder al vermelde, 2 zaadcellen nodig om 1 eicel te kunnen bevruchten. Gebeurt de bevruchting maar met 1 zaadcel dan zal er een gynandromorfe werkster uitkomen.

[Nelis]

Sorry dan las ik het verkeerd.

[Elan]

Niet dat ik aan jullie twijfel, maar hebben jullie een referentie oid. voor de bewering dat de eicel op het moment van bevruchting al 2-cellig is? Voor mij is dat nieuw

[Mika]

Ik zou daar graag ook wat artikels van zien.

Deze dicussie is wel wat complex, voor de leden die ze niet zo goed volgen: dat is geen probleem, je moet al heel wat kennis hebben om dit te kunnen volgen. Een gedeelte van de discussie verloopt trouwens in beeldspraak, omdat natuurlijke en sexuele selectie inwerken op genen, en niet op individuën.

Het is natuurlijk wel zo dat de zaadcellen van een mannetjesmier in principe allemaal identiek zijn, omdat er geen crossing over kan gebeuren, omdat een mannetjes mier maar 1 set chromosomen heeft (haplöïed is). Maar aangezien dat er inderdaad voor de mannetjes(genen)een voordeel is om zoveel mogelijk nakomelingen te hebben, zou het een verspilling zijn om de helft van je zaadcellen verloren te zien gaan. Ik weet wel niet of mannetjes daarop zouden kunnen inspelen... (Even opmerken dat 'mannetjes' liever gynes voortbrengen met hun sperma, dan werksters.) Een mannetje wiens sperma enkel gebruikt wordt voor werksters, heeft geen kleinkinderen, dus verliest het evolutionaire spel. Dat is ook een bijkomende reden voor mannetjes om sperma te verdelen over verschillende gynes.

Voor de gynes is er natuurlijk ook een voordeel indien spermatozoa zoals gebruikelijk op zichzelf 1 eicel kunnen bevruchten. Ze kunnen dan ruw geschat 2 keer zolang een kolonie voortbrengen.

Graag dus wat onderbouw voor de stelling dat er 2 spermatozoa nodig zijn voor een bevruchting.

Ik weet niet of er morfologische verschillen zijn tussen mierenspermatozoa, en (bijvoorbeeld mensenspermatozoa, waarschijnlijk wel natuurlijk), maar in het algemeen bestaan spermatozoa uit gecondenseerd DNA, wat mitochondriën (voor de energieproductie), en een flagel. Ze kunnen dus niet meer delen, omdat ze geen microtubuli e.d. hebben. (Het kan altijd zijn dat de eicel het nodige materiaal 'uitleent', maar dat lijkt me toch vergezocht. )

Het zou wel kunnen dat de laatste meiotische deling van de eicel zich pas voltrekt na de bevruchting, en dat er gewoon 1 cel verloren gaat (diegene die niet bevrucht is).

Graag wat opklaring, want bij bijvoorbeeld een bevruchting door 2 spermatozoa op de manier die ik laatst beschreven heb, krijg je wel degelijk verschillend genetisch materiaal, maar dan van moederskant, hoe contradictoir dit ook klinkt.

[mn]

Het zou kunnen dat ik zelf fout zit. Het is allemaal erg ingewikkeld namelijk.

Ik kopieër even uit een blog van je: Een koningin bewaart de spermatozoa die ze ontvangt bij de paring in haar spermatheek: bij elk eitje dat de spermatheek passeert kan ze beslissen of het bevrucht wordt of niet. (Dit is beeldspraak, het is waarschijnlijk niet nodig dat de koningin zelf een beslissing maakt!!) Indien een eitje reeds 1 deling heeft ondergaan vooraleer het de spermatheek passeert, kan de zaadcel maar 1 van de twee aanwezige cellen 'bevruchten'. Blijkbaar splitst de eicel in de lengterichting, lateraal. De rechtercel is bevrucht geweest, de linkercel niet.

Ik heb even gemarkeerd. Ik haal dus uit de tekst dat er 2 cellen moeten worden bevrucht? Of moet het zijn dat ik moet verstaan dat er nog maar 1 cel kan worden bevrucht omdat de andere reeds is gedeeld, wat er weer op zou wijzen dat er 2 cellen moeten zijn? Of moet ik iets anders verstaan?

Verder vind ik op een ouder onderwerp van jou dit terug: Een heel interessante afwijking, is de dwarse hermafrodiet: bij die mier is de ene helft (linkerkant of rechterkant) mannelijk, en de andere kant vrouwelijk: dit is te verklaren door een spermacel die een reeds gesplitste oöcyt bevruchtte. De ene kant ( met 2 sets chromosomen) ontwikkelde zich als een vrouwtje, de andere kant (1 set chromosomen) ontwikkelde zich als een mannetje.

Dus hieruit begrijp ik dat ik fout zit, en er dus maar een eicel is? Mijn excuses.
Maar het is dan niet zo dat ze de 2 cellen zal gaan bevruchten? Ze geeft dus maar 1 zaadcel vrij?
Bij mensen is het zo dat de ene zaadcel niet "past" en de andere wel. Ik weet niet hoe dat bij mieren werkt, maar als het daar ook het geval zou zijn wilt het zeggen dat de gesplitste eicel dus wel de kans moet hebben gehad om beide bevrucht te worden?

Overigens heb ik hier nog een erg interesant nederlandstalig artikel

[Mika]

Er staat wel degelijk "indien". Dat is een mogelijkheid voor het ontstaan van een laterolaterale gynandromorf, geen uitleg over hoe het normaal verloopt.

Bij mensen moeten de zaadcellen eerst door een hardere laag dringen, waarvoor ze enzymen hebben in een kapje, voor de kern. Na het binnendringen van de eerste 'zaadcelkern', wordt de eicel ondoordringbaar.