Ouderschap begon niet met zoogdieren.
Het begon met honger.
Een nieuwe studie gepubliceerd in Nature laat zien hoe de evolutie oude biologische circuits opnieuw heeft gebruikt om verzorgend gedrag te creëren. Onderzoekers van de Rockefeller Universiteit bestudeerden klonale raider-mieren. Deze insecten zorgen voor hun jongen. Maar ze hebben geen nieuwe hersenhardware gebouwd om dit te doen. Ze kaapten de systemen die de voeding regelen.
Evolutie bedenkt zelden iets helemaal opnieuw. Het neemt wat werkt en rekt het uit.
“Evolutie neemt wat het heeft en werkt op die manier, soms op zeer verrassende manieren”, zegt Daniel Kronauer, hoofd van het Laboratorium voor Sociale Evolutie en Gedrag daar.
De bevinding verklaart waarom mieren, vogels en zoogdieren allemaal voor hun jongen zorgen, ondanks verschillende voorouders. Het mechanisme is verrassend vergelijkbaar tussen soorten.
De eeuwenoude hypothese van het voedingscircuit
Veel dieren leggen eieren en vertrekken. Ze bieden nul zorg.
Zoogdieren verpleegster. Vogels verzorgen nesten. Mieren voeden larven.
Hoe is deze verandering tot stand gekomen? Het leidende idee is modificatie. Evolutie heeft bestaande systemen aangepast. Er zijn geen nieuwe gebouwd.
Eerdere studies bij muizen suggereerden dat neuropeptiden die verband houden met honger, ook het ouderschap bevorderen. Het testen hiervan bij eenvoudige dieren zoals fruitvliegjes of rondwormen is moeilijk. Ze geven niet om nakomelingen.
Muizen werken. Maar hun hersenen zijn complex. 100 miljoen neuronen.
Mieren zijn eenvoudiger. Ongeveer 60.000 neuronen.
Deze eenvoud maakt ze tot een krachtig model. Het maakt sneller en gedetailleerder onderzoek van neurale circuits mogelijk.
Het mierenbrein in kaart brengen
Het team van Kronauer had een manier nodig om de zorgverlening nauwkeurig te meten. Ze bouwden een gedragssysteem. Het volgde tegelijkertijd honderden individuele mieren met individuele larven.
Ze identificeerden ook chemische signaalmoleculen in het mierenbrein. Vervolgens testten ze hoe iedereen zijn gedrag veranderde.
Mierenkolonies kennen een duidelijke taakverdeling op basis van leeftijd.
Jonge mieren blijven binnen. Ze zorgen voor larven.
Oudere mieren gaan naar buiten. Ze zoeken naar voedsel.
De onderzoekers wilden zien hoe de hersenchemie deze transitie aandrijft.
“We hebben het neuropeptidoom geannoteerd… Er waren er 70 die we konden identificeren.” – Kaj
Dit was zwaar werk. Maar het leverde een lijst op van zeventig specifieke moleculen. Nu kunnen ze ze op verschillende manieren onderzoeken.
Twee moleculen besturen de schakelaar
De resultaten waren duidelijk.
De systemen die de zorgverlening regelen, zijn rechtstreeks verbonden met oude hongercircuits.
Twee signaalmoleculen besturen de schakelaar.
Neuropeptide F (NPF). Het stimuleert de zorg.
Allatostatine A (AstA). Het zet aan tot foerageren.
Bij jonge mieren is de NPF hoog. AstA is laag.
Bij oudere mieren is het patroon omgekeerd.
Dit komt overeen met hun natuurlijke verschuiving van verplegen naar foerageren.
Het team veranderde de activiteit van deze moleculen. Het gedrag van de mieren veranderde onmiddellijk. Dit bewijst de sterke invloed van deze neuropeptiden op sociaal gedrag.
Honger speelt nog steeds een rol.
Uitgehongerde mieren verhoogden de NPF. Ze hebben AstA verlaagd.
Ze fungeerden meer als verzorgers.
Fed Ants zagen het tegenovergestelde evenwicht. Ze verlieten de zorg om te foerageren.
“Ouderlijk gedrag heeft veel te maken met eten”, zegt Kronauer. “Niet alleen jezelf, maar ook je nakomelingen.”
Waarom dit belangrijk is voor de menselijke gezondheid
Dit gaat niet alleen over insecten.
Zoogdieren gebruiken vergelijkbare moleculen. Het vergelijken van deze circuits tussen soorten zou kunnen onthullen hoe ouderschap in grote lijnen evolueert.
“Het verbaast me dat soortgelijk opvoedingsgedrag zo vaak is geëvolueerd”, zegt Kay.
De evolutionaire routes naar dit gedrag zijn beperkter dan gedacht.
Dit zou uiteindelijk kunnen leiden tot een blauwdruk voor complex sociaal gedrag.
Er is een andere invalshoek. Mieren verouderen van nature van verzorgers tot verzamelaars. Dit biedt een model voor gezond ouder worden.
Neurodegeneratieve ziekten in een laat stadium krijgen de meeste financiering. Maar we weten weinig over normale hersenveranderingen.
“We weten eigenlijk heel weinig over hoe de hersenen tijdens de normale gezondheid van een individu veranderen”, zegt Kronauer.
Deze dynamiek staat centraal in de mierenmaatschappij.
Neuromodulatoren veroorzaken leeftijdsafhankelijke veranderingen.
Dit geldt waarschijnlijk ook voor andere dieren. Inclusief mensen.
De hersenen veranderen. Het gedrag verandert.
Het is een verschuiving. Geen einde.
