Beschermende plantengeuren door evolutie gedreven
Planten kunnen zichzelf niet beschermen door van zich af te slaan met scherpe klauwen. Maar toch kan de plant voor hem levensgevaarlijke herbivoren afschrikken. Dat is mogelijk met geuren. Klaas Vrieling van het Instituut Biologie Leiden kwam tot de ontdekking dat evolutie een grote rol speelt om de peuzelaars op afstand te houden.
‘Jacobskruiskruid leeft in Europa van nature, maar is inmiddels ook verspreid naar andere continenten. Dat kwam voor ons goed uit. Want zo konden wij onderzoeken hoe de geurproductie op verschillende plekken veranderd, als specifieke herbivoren en hun natuurlijke vijanden ontbreken’, begint Vrieling.
Schijnbaar tegenstrijdig
De geur in kwestie is gekoppeld aan het op afstand houden van plantenetende insecten. Vrieling: ‘Je zou verwachten dat in het oorspronkelijk leefgebied, dus waar hij inheems is, de plant het meeste geur zou produceren. In de lange tijd heeft hij veel planteneters kunnen aantrekken en moet zich hiertegen beschermen. Maar we vonden iets wat schijnbaar tegenstrijdig leek. De inheemse plant maakte juist veel minder van die geur aan dan zijn invasieve soortgenoten.’
De hoofdrol om dit fenomeen op te lossen was weggelegd voor de sint-jacobusvlinder. Deze leeft alleen in het inheemse gebied van de plant en eet alleen van Jacobskruiskruid. En de geur die andere insectenherbivoren op afstand zou houden, ruikt voor deze vlinder juist aantrekkelijk en als een heerlijke volgende maaltijd.
‘De inheemse plant zit daarom met een dilemma: als hij teveel van de geur uitscheidt, trekt hij de specialistische vlinder aan. Maar doet hij dat te weinig, dan houdt hij de algemenere planteneters niet op afstand’, legt Vrieling uit. ‘De jacobusvlinder is niet aanwezig op de andere continenten. Daardoor vormt het geen bedreiging meer voor het verspreide Jacobskruiskruid in die gebieden. Als resultaat zie je dat binnen enkele tientallen generaties de geurstoffenproductie vele malen groter wordt bij deze invasieven, omdat er wel algemene planten eters aanwezig zijn’. Proeven lieten zien dat de veranderde geurproductie invasieve soortgenoten aantrekkelijker maakten voor Jacobsvlinders, maar juist minder aantrekkelijk voor algemene herbivoren.
Hét bewijs voor evolutie
Wat deze vondst nog bijzonderder maakt, is dat op elk continent dezelfde aanpassing van de geurproductie heeft plaatsgevonden. Onafhankelijk van elkaar is de geurproductie afgenomen bij de invasieven. ‘Dat is hét bewijs dat dit door evolutie gedreven is’, vertelt Vrieling.
Vijanden voor vijanden
Ook keek Vrieling naar een andere geurstof, waarmee de plant letterlijk om hulp roept. ‘Bij Jacobskruiskruid gebeurt dit wanneer de zebrarups van de blaadjes begint te eten’, vertelt Vrieling. ‘Dan verspreid de plant een andere geur waarmee hij sluipwespen aantrekt, die eitjes in de rupsen leggen en ze doden.’
De zebrarups leeft alleen in de inheemse gebieden van het Jacobskruiskruid. ‘In het lab van Ted Turlings in Zwitserland zagen we dat zodra rupsjes van de plant eten, het inheemse kruid vijf keer meer van de geur produceert in vergelijking met de invasieven. Sluitend bewijs van de effectiteit van de geuren was het resultaat toen we het hier in het veld testten, met zowel de inheemse als de invasieve soortgenoten. We zetten dezelfde hoeveelheid rupsen op elke plant en na tien dagen keken we hoeveel rupsen er nog overgebleven waren. Daaruit bleek dat op de inheemse planten veel meer rupsjes verdwenen waren en er meer geparasiteerd waren.’
Het is daarmee heel aannemelijk dat de grotere geurproductie niet alleen in het lab, maar ook in de natuur effect heeft. ‘En zodra de bedreiging verdwijnt, vermindert de geurproductie snel. Dat is het geval bij de invasieven, waar er in hun nieuwe omgeving geen rupsjes en hun sluipwespen leven. De geurproductie ondergaat een snelle evolutionaire verandering’, besluit Vrieling over het onderzoek.
Kans voor veredelaars
Dit geeft mogelijkheden voor cultuurgewassen. ‘Het zou geweldig zijn als plantenveredelaars hiermee iets zouden gaan doen’, denkt Vrieling. ‘Ze zouden kunnen selecteren op een mechanisme wat de effectiviteit van biologische bestrijders vergroot en de afweer tegen herbivoren vergroot. Dat opent de weg naar een nog duurzamere teelt.’
Publicatie
Tiantian Lin, Klaas Vrieling, Diane Laplanche et. al. (2021), Evolutionary changes in an invasive plant support the defensive role of plant volatiles, Current Biology
