In het voorjaar van 2018 stuitte Erin Krichilsky op de meest verbijsterende bij die ze ooit had gezien.
Terwijl de rechterkant van zijn gezicht een stevige, ruige kaaklijn getrimd met teeny tanden-kenmerken normaal te vinden op een vrouwtje-de linkerhelft van de mug van het insect had de delicate, piekerige kenmerken van een mannetje. Een snelle blik op de rest van het lichaam van de bij liet veel van hetzelfde zien: een zij aan de rechterkant, een hij aan de linkerkant. Het was alsof iemand een mannelijke bij en een vrouwelijke bij in tweeën had gespleten en de helft van elk aan elkaar had genaaid.
Turend in de microscoop naar het 4 millimeter lange insect, realiseerde Krichilsky – toen een onderzoeksassistent aan het Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) in Panama – zich dat ze iets buitengewoons had gevonden. “Het was een supercool individu dat in niets leek op wat ik gewend was te zien,” herinnert ze zich. “
Dit mysterieuze insect, dat onlangs werd beschreven in het Journal of Hymenoptera Research, was een uiterst zeldzame gynandromorf – een dier dat anatomisch half mannelijk, half vrouwelijk is – de eerste die ooit werd geïdentificeerd bij de soort Megalopta amoena, een soort zweetbij die in Midden- en Zuid-Amerika voorkomt.
In tegenstelling tot hermafrodieten, die vaak uiterlijk mannelijk of vrouwelijk lijken maar de voortplantingsorganen van beide hebben, kunnen gynandromorfen bogen op hele lichamen die seksuele mozaïeken zijn. Omdat ze zo zeldzaam zijn in de natuur, worden deze seksueel gesplitste individuen slecht begrepen. Toch hebben onderzoekers gynandromorfen gedocumenteerd bij wezens variërend van vlinders en schaaldieren tot reptielen en vogels – alles met letterlijk gemengde resultaten.
Een andere Megalopta gynandromorph heeft zijn gezicht eerder aan wetenschappers laten zien: een man-vrouw hybride in een nauw verwante zweetbijensoort genaamd Megalopta genalis, geïdentificeerd in 1999. In de twee decennia daarna hebben STRI-onderzoekers tienduizenden andere bijen verzameld en geanalyseerd zonder een tweede exemplaar aan het licht te brengen, waardoor de recente en serendipitous verschijning van het nieuwe Megalopta amoena-specimen een welkome toegift is, zegt Krichilsky.
Het team heeft de genen van de bij niet geanalyseerd om zijn gynandromorfe status te bevestigen. Maar de asymmetrische anatomie van het insect was een soort dode giveaway, zegt auteur Adam Smith van de studie, een bioloog aan de George Washington University.
Over het algemeen leven bijen, wespen en mieren – die behoren tot de groep Hymenoptera – in matriarchale samenlevingen waarin de vrouwtjes “alle dingen doen die bijen interessant maken,” zegt Smith. “Ze verzamelen stuifmeel, bouwen nesten, zorgen voor de kinderen. Als zodanig heeft de evolutie deze dames uitgerust met eigenschappen die compatibel zijn met hun eindeloze lijst van taken: sterke kaken die in staat zijn om in hout te graven; dikke, harige achterpoten die stuifmeel kunnen vangen en transporteren; en een scherp getipte angel ter verdediging.
De mannetjes echter, “doen niets nuttigs behalve paren,” zegt Smith, en hebben de zwakke lichaamsbouw die daarbij past.
Hoewel de onderzoekers niet zeker zijn hoe deze bizarre bij precies is ontstaan, kunnen studies bij soortgelijke insecten misschien enkele hints geven. Enkele jaren geleden analyseerde een ander team van wetenschappers onder leiding van Benjamin Oldroyd, bijenexpert aan de Universiteit van Sydney, de genen van verschillende gynandromorfen van honingbijen en ontdekte dat de man-vrouw hybriden waarschijnlijk het resultaat waren van een ontwikkelingsfout.
Bij mensen wordt het biologische geslacht bepaald door twee geslachtschromosomen – één van moeder en één van vader. Het erven van twee X’en levert een vrouwtje op, terwijl een X gekoppeld aan een Y een mannetje oplevert. Maar bijen doen het een beetje anders. Uit alle bevruchte eitjes, die genetisch materiaal van een moeder en een vader bevatten, komen vrouwelijke bijen. Uit onbevruchte eitjes kunnen echter nog steeds nakomelingen voortkomen: vaderloze mannetjes die slechts één stel chromosomen van hun moeder dragen – de helft van wat er bij vrouwtjes wordt gevonden. Het geslacht wordt met andere woorden bepaald door de hoeveelheid genetische informatie in de cellen van een bij.
In zeer, zeer zeldzame gevallen kan een tweede spermacel een reeds bevruchte eicel – een would-be vrouwtje – binnensluipen en zichzelf beginnen te kopiëren, legt Oldroyd uit. Hierdoor ontstaan twee asymmetrische lijnen die elk hun eigen helft van het groeiende embryo bevolken: een lijn die ontstaat uit de vereniging van de eicel en het eerste sperma dat zich als vrouwelijk ontwikkelt, en een andere lijn die uitsluitend ontstaat uit het tweede, vrij rondzwervende sperma. Omdat dit tweede sperma nooit een verbinding aangaat met zijn eigen eicel, blijft het aantal chromosomen in zijn lijn laag, waardoor alleen mannelijke cellen ontstaan.
Deze dubbele bevruchting lijkt ten minste enkele gynandromorfen van honingbijen te verklaren, hoewel mannelijk-vrouwelijke hybriden in andere soorten zich op andere manieren kunnen manifesteren. Een andere verklaring zou kunnen zijn dat een cel in een typisch vrouwelijk embryo een fout maakt terwijl hij zichzelf kopieert, waardoor er één vrouwelijke cel en één mannelijke cel ontstaan in plaats van twee vrouwelijke cellen. Die nieuwe cellen zouden zich dan onafhankelijk van elkaar gaan delen, waardoor twee seksueel verschillende lijnen zouden ontstaan.
Een van beide of geen van beide scenario’s kan zich hebben afgespeeld bij de nieuwe Megalopta-bij, die sindsdien onsterfelijk is gemaakt in de collecties van het STRI. Zonder het specimen te ontleden en zijn genoom te analyseren, kunnen onderzoekers dat niet zeggen.
Voordat de Megalopta-bij stierf, besloten Krichilsky en haar collega’s echter een ander soort test uit te voeren: het bijhouden van zijn dagelijkse slaapcyclus. Toen ze het insect in een activiteitenmonitor stopten, ontdekten ze dat het iets eerder wakker werd om voedsel te zoeken dan de typische mannetjes en vrouwtjes van zijn soort.
Met slechts één exemplaar om te bestuderen, kan het team nog geen harde conclusies trekken over deze gedragsgril. “Misschien is het vreemd omdat het een gynandromorf is,” zegt Smith. “Of het is gewoon raar omdat het raar is.”
Toch zijn de bevindingen van het team opmerkelijk, alleen al omdat ze überhaupt gedragsgegevens bevatten, zegt Sydney Cameron, een entomoloog aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign die niet bij de studie betrokken was. De meeste gynandromorfen worden pas ontdekt nadat ze gestorven zijn en in museumcollecties zijn opgeborgen, waardoor het onmogelijk is te weten hoe ze tijdens hun leven door hun omgeving en sociale relaties navigeerden. Hoewel dit exemplaar niet kan spreken voor alle gynandromorphs, zegt Cameron, zijn zijn acties interessant om te documenteren.
Ehab Abouheif, een bioloog aan de McGill University die niet betrokken was bij de studie, benadrukt het belang van het niet afdoen van gynandromorphs als “freaks van de natuur.” Soorten kunnen alleen overleven en voortbestaan als hun populaties divers zijn. In dit licht zijn ongewone individuen geen fouten die moeten worden afgeschreven – ze zijn voer voor aanpassing.
Veel, zo niet de meeste, gynandromorphs zijn waarschijnlijk onvruchtbaar, en waarschijnlijk stichten ze zelf geen nieuwe soorten. Maar ontwikkelingsveranderingen die de anatomische lijnen tussen de seksen doen vervagen, kunnen in andere contexten toch de evolutie aanjagen, aldus Smith. Bij sommige parasitaire bijen, bijvoorbeeld, hebben vrouwtjes veel van de gebruikelijke kenmerken verloren die andere soorten vrouwelijk maken, en kunnen ze bijna mannelijk lijken.
Dit soort seksuele vloeibaarheid “komt waarschijnlijk vaker voor dan we ons bewust zijn van” in de natuur, zegt Krichilsky. “Er zijn sommige niches bezet door een meer typisch vrouwelijke of mannelijke. Misschien kunnen ze iets ertussenin bezetten, of allebei, of een heel nieuw organisme worden.”
Hoe ongebruikelijk ze ook zijn, gynandromorfs “zijn nog steeds bijen, net als andere bijen,” zegt ze. “En we kunnen veel van ze leren.”