‘Supergen’ zorgt voor groot fysiek verschil tussen mannetjesspinnen

In de natuur vind je soms binnen één en dezelfde soort en binnen hetzelfde geslacht twee drastisch verschillende types. Bij de bultvelddwergspin bijvoorbeeld zijn er platte en gebochelde mannetjes. De platte mannetjes lijken meer op de vrouwtjes en zijn sneller volwassen, waardoor ze als eerste vrouwtjes kunnen bevruchten. De gebochelde exemplaren hebben een complexe kopstructuur met klieren en gevoelsharen waarmee ze bevruchte vrouwtjes alsnog kunnen verleiden om met hen te paren: het zijn ‘machomannetjes’.

Volgens biologen zijn die verschillen tussen de twee types enorm en minstens even groot als tussen twee sterk verschillende soorten, zoals de leeuw en de tijger. “Bij het mixen van tijgers en leeuwen krijg je een tussenvorm met leeuw- én tijgerkenmerken omdat de genen als een spel kaarten door elkaar geschud zijn. Maar bij sommige soorten, zoals deze spin, behoud je netjes twee afzonderlijke types”, aldus evolutiebioloog Frederik Hendrickx. 

Onderzoekers hebben bij de bultvelddwergspin het genoom gescreend en zagen dat de gebochelde mannetjes een pakket genen hebben dat ontbreekt bij de platte mannetjes. Natuurlijke selectie zorgde ervoor dat die kopieën netjes naast elkaar kwamen te liggen zodat nakomelingen ze als een totaalpakket ontvangen. “Het genoom blijkt bijzonder dynamisch”, zegt Hendrickx. “We zagen dat genen die instaan voor hetzelfde kenmerk verplaatst of verdubbeld worden en zich kunnen groeperen zodat ze als een bundeltje, een supergen, overgeërfd worden. Dit is een enorme eyeopener.”

Het extra stuk genoom verklaart niet alleen het verschil tussen de twee types, maar ook waarom er geen tussenvormen te vinden zijn, geen half-half-versies. Alleen de genen die nodig zijn voor de ontwikkeling van gebochelde mannetjes, hebben zich gegroepeerd in dit supergen. Ze kunnen perfect gemist worden door de platte mannetjes. Dat verklaart waarom de populatie uiteenvalt in twee types: of supermannelijke of vrouwelijkere mannetjes.

Toen de evolutiebiologen nog meer inzoomden op dat supergen, zagen ze dat één van de genen in het supergen een kopie van het doublesex-gen is. Alle diersoorten - dus ook wij - hebben dat gen. Doublesex is een transcriptiefactor die andere genen aan of uit zet. De platte mannetjes hebben geen supergen en dus ook niet die extra aan-knop doublesex. Ze ontwikkelen daardoor geen uitgesproken mannelijke kenmerken: geen bult, geen extra klieren en geen haren. 

De platte mannetjes verschillen wel nog duidelijk van vrouwtjes. Ze hebben een mannelijk geslachtsorgaan, produceren sperma en kunnen zich voortplanten. Dat komt omdat er op andere plaatsen van het genoom nog vijf doublesex-genen liggen, die de basic mannelijke kenmerken aanslaan.