Hoe rupsen op gruwelijke wijze in vlinders veranderen
De metamorfose van de rups van een in bomen klevend, 12-potig ongedierte tot de majestueuze vliegende vlinder is een veelgebruikte metafoor voor totale transformaties. Het is werkelijk een fantastisch mechanisme dat door de natuur is ontwikkeld, maar hoewel het van buitenaf fantastisch mag lijken, ziet deze transformatie er diep van binnen in de pop er behoorlijk gruwelijk uit. In het kort komt het erop neer dat een rups, om in een vlinder te veranderen, zichzelf verteert met behulp van enzymen die door hormonen in gang worden gezet. Daarna groeien slapende cellen (vergelijkbaar met stamcellen) uit tot de lichaamsdelen van de toekomstige vlinder. Dus je dacht dat de puberteit gemeen was? Wacht maar tot je verder leest.
Een zware transformatie
Ons verhaal begint met een hongerige rups die net uit een ei is gekropen. De kleine rups (wetenschappelijk bekend als een larve) stopt zich al snel vol met bladeren en groeit beetje bij beetje. Wanneer de rups uit zijn huid is gegroeid, komt het hormoon ecdysone vrij, dat de larve opdraagt te vervellen. Na ongeveer vijf keer vervellen stopt de larve met eten, hangt ondersteboven aan een takje of blad, en spint zichzelf een zijdeachtige cocon of vervelt tot een glanzende pop. Dit proces wordt aangestuurd door hetzelfde hormoon, ecdysone, maar deze keer werkt het samen met een ander hormoon, het juveniel hormoon. Het is in feite het gebrek aan het jeugdhormoon dat het metamorfosemechanisme in gang zet.
Het jeugdhormoon vertraagt de metamorfose gedurende het hele larvenstadium. Het blokkeert de genen in de imaginaire schijven – kleine schijfvormige zakjes cellen die in actie komen wanneer de rups zich in de pop wikkelt en uiteindelijk verandert in een antenne, oog, vleugel of ander vlinderdeel. Als zodanig is het jeugdhormoon essentieel voor het overleven van de rups voorafgaand aan de metamorfose. Zodra de larve namelijk haar laatste vervelling bereikt en aan haar metamorfose begint, gebeuren er vreemde dingen met haar lichaam. Cellen in de spieren, darmen en speekselklieren van de larve worden verteerd en dienen als reserveonderdelen voor de vlinder in wording. Elke cel is geprogrammeerd om zichzelf te vernietigen door de activering van enzymen die caspases worden genoemd.
De caspases scheuren door de eiwitten van de cel, waardoor het beste materiaal voor de vlindervorming vrijkomt. Zonder het opgroeihormoon had dit op elk moment kunnen gebeuren, en de rups kunnen doden. In plaats daarvan heeft de natuur het hormoon zo geprogrammeerd dat het niveau daalt op het ideale moment voor de metamorfose. Nu er minder jeugdhormoon aanwezig is, zet het ecdysoon de rups ertoe aan zich te verpoppen, in plaats van een regelmatige vervelling op gang te brengen. Zodra een rups al zijn weefsels heeft afgebroken, met uitzondering van de imaginaire schijven, gebruiken deze schijven de eiwitrijke soep die hen omringt als brandstof voor de snelle celdeling die nodig is om de vleugels, antennes, poten, ogen, genitaliën en alle andere kenmerken van een volwassen vlinder of nachtvlinder te vormen. De imaginaire schijf voor de vleugel van een fruitvlieg, bijvoorbeeld, begint met slechts 50 cellen en groeit tot meer dan 50.000 cellen tegen het einde van de metamorfose.
Metamorfose is echter niet alleen een prachtige fysieke transformatie. Het is een verbluffende vertoning van evolutionaire mechanisme aan het werk. Vlinders en rupsen zien er niet alleen anders uit – ze gedragen zich ook anders. De ene leeft in bomen, de andere vliegt. Het belangrijkste is dat de ene bladeren eet, en de andere alleen nectar. Er is genoeg ruimte voor beide soorten om naast elkaar in het ecosysteem te bestaan, omdat ze elkaars voedselvoorraad niet verstoren. Het is briljant!
Binnen in de cocon
Er zijn helaas maar weinig beelden die de metamorfose aan het werk laten zien. De ongelooflijke foto hierboven werd gemaakt door Michael Cook, die erin slaagde deze Tussah zijderups (Antheraea penyi) in een zeldzame positie te fotograferen – tijdens een mislukte poging om zijn cocon te spinnen. U kunt de delicate, doorschijnende jade vleugels, antennes en poten zien van een pop die nog niet is volgroeid tot een volwassen mot – een glimp van wat gewoonlijk verborgen blijft in de cocon.
Gelukkig leven we in de 21e eeuw. Met behulp van moderne beeldvormingstechnologie, zoals CT-scans, kunnen we in de cocon gluren zonder dit uiterst delicate proces te verstoren. De video hieronder is gemaakt door wetenschappers van het Londense Natural History Museum.