Actieve lifters: wormpjes gebruiken elektriciteit om op insecten te springen

"Het is bekend dat bestuivers, zoals insecten en kolibries, elektrisch geladen zijn. Gedacht wordt dat stuifmeel aangetrokken wordt door het elektrische veld dat gevormd wordt door de bestuiver en de plant", zei Takuma Sugi, een professor biofysica aan de Hiroshima Universiteit en een co-senior auteur van de nieuwe studie over de wormpjes. "Het was niet volledig duidelijk of elektrische velden ook gebruikt worden voor interacties tussen verschillende op het land levende dieren."

De onderzoekers kweekten in hun laboratorium Caenorhabditis elegans-wormpjes. Dat zijn rondwormpjes of nematoden die niet-parasitair zijn en die vrij leven in en op de bodem. Ze worden zowat 1 mm lang, voeden zich met bacteriën en schimmels en ze zijn een modelorganisme. Dat is een organisme dat veel gebruikt wordt in wetenschappelijk onderzoek om biologische eigenschappen en mechanismen te bestuderen.

De onderzoekers begonnen hun nieuwste studie nadat ze opgemerkt hadden dat de wormpjes die ze kweekten vaak op het deksel van de petrischaaltjes belandden, weg van de agaragar-voedingsbodem waarop ze geplaatst werden.

Toen het team een camera op de schaaltjes bevestigde om dit gedrag te observeren, stelde het vast dat dit niet enkel kwam omdat de wormpjes langs de wanden van het schaaltje omhoog kropen. In de plaats daarvan sprongen ze van de bodem van het schaaltje naar het deksel. 

Omdat de onderzoekers vermoedden dat de wormpjes voor hun verplaatsing gebruik maakten van een elektrisch veld, plaatsten ze wormen op een glazen elektrode. Ze stelden vast dat de wormpjes enkel sprongen naar een andere elektrode als er stroom werd opgezet. De wormpjes sprongen met een gemiddelde snelheid van 0,86 meter per seconde, bijna de snelheid van een wandelende mens, en hun snelheid nam toe als de intensiteit van het elektrische veld werd opgedreven. 

Vervolgens smeerden de onderzoekers bloemenpollen op een aardhommel (Bombus terrestris) zodat die een natuurlijke elektrische lading verkreeg.

Eens de wormen dicht bij de hommels waren, stonden ze op hun staart en sprongen vervolgens 'aan boord'. Sommige wormen troepten zelfs samen en sprongen in een enkele kolom. Op die manier sprongen tot wel 100 wormpjes samen over de kloof naar de hommel. 

"Wormen staan op hun staart om de oppervlakte-energie tussen hun lichaam en het substraat te verminderen, wat het gemakkelijker maakt om zich vast te hechten aan andere voorbijkomende objecten", zei Sugi. "In een kolom tilt één worm meerdere wormen op en die ene worm vertrekt langs het elektrische veld terwijl hij al de wormen uit de kolom meedraagt." 

Het is bekend dat C. elegans zich vasthecht aan kruipende insecten en slakken om mee te liften, maar aangezien die dieren niet goed elektrische velden kunnen vasthouden, moeten de wormpjes direct contact met hen maken om te kunnen meeliften. 

Het was ook bekend dat C. elegans op gevleugelde insecten sprong, maar het was niet duidelijk hoe de wormpjes de afstand, die aanzienlijk is voor hun microscopische grootte, konden overbruggen. Dit onderzoek legt de verbinding met het feit dat gevleugelde insecten van nature een elektrische lading verzamelen terwijl ze vliegen. Dat produceert een elektrisch veld waarlangs C. elegans zich kan voortbewegen. 

Het is nog onduidelijk hoe C. elegans dit juist doet. De genetica van de wormen kan hierbij een rol spelen. Onderzoekers hebben sprongen geobserveerd in andere soorten die nauw verwant zijn met . C. elegans, en ze stelden vast dat mutanten die niet in staat waren elektrische velden te voelen, minder springen dan hun normale soortgenoten.

Er is echter nog meer onderzoek nodig om precies vast te stellen welke genen er een rol spelen bij het maken van de sprongen en om na te gaan of andere micro-organismen eveneens elektriciteit kunnen gebruiken om sprongen te maken. 

De studie van Sugi en zijn collega's van de Universiteit van Hokkaido en van Yokkaichi Tech is gepubliceerd in . Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van Cell Press.