Een piepklein diertje in een enorme wereld

De tomatengalmijt (Aculops lycopersici) is een vrijlevende herbivoor ter grootte van een menselijke eicel. Naast minuscule afmetingen heeft deze wormachtige mijt een sterk afgeleide morfologie, met slechts twee paar poten, waar de meeste andere volwassen spinachtigen er vier hebben. Ondanks dat de mijt vanwege haar kleine formaat alleen kan eten van de voedingsarme bovenste cellaag van planten, is zij wel in staat de natuurlijke weerstand van de waardplant uit te schakelen, waardoor zij zich snel kan voortplanten en enorme populatiegrootten kan bereiken. Omdat de tomatengalmijt zo klein is, wordt zij vaak over het hoofd gezien door telers en vormt zij nu een belangrijke wereldwijde plaag voor tomaten. De genetische basis voor het microscopische formaat van de mijt, de afgeleide morfologie en het vermogen om te groeien op tomatenplanten die voor veel herbivoren giftig zijn, was tot nu toe onbekend.

Het kleinste genoom

De onderzoekers hebben het genoom van de A. lycopersici in kaart gebracht, want deze mijt behoort tot de Eriophyoidea, een groep van ongeveer 4.000 sterk afgeleide en extreem kleine diertjes waarvoor nog geen representatief genoom beschikbaar was. Ze wilden met name onderzoeken of de bijzondere ecologie, de afgeleide morfologie en het kleine formaat van de mijt hun weerslag vinden in het genoom. "Het genoom van de tomatengalmijt is veel kleiner dan dat van alle andere geleedpotigen waarvan de genoomsequentie is vastgesteld", aldus laatste auteur Merijn Kant van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica van de UvA. "Qua omvang is het vergelijkbaar met het genoom van schimmels." Het consortium heeft ontdekt dat het genoom van de mijt de vrijwel alle genfamilies bevat die je bij een dier zou verwachten, al zijn deze wel sterk gereduceerd en bleken enkele genen die essentieel werden geacht voor dieren, niet in het genoom voor te komen.

Geen junk-DNA

Wat in het bijzonder opvalt aan het genoom van de tomatengalmijt, is dat 80% van de genen geen "introns" hebben. "Introns zijn de donkere materie van genomen", aldus Kant. "Dit zijn stukjes niet-coderend DNA die in grote hoeveelheden te vinden zijn in genen. Niemand weet waarom ze er zijn of waar ze vandaan komen." Er is vaak geopperd dat introns "junk-DNA" zijn, delen van een genoom die geen biologische functie hebben, maar die opvatting was de afgelopen jaren aan het veranderen. "Het verlies van introns zou het gevolg kunnen zijn van de specialisatie aan een zeer voedingsarm dieet", stelt Kant. Dat genomen kunnen worden gestroomlijnd was inderdaad voorspeld bij organismen die in extreme omgevingen leven waar weinig voedingsstoffen beschikbaar zijn voor de synthese van DNA. "En de epidermis van planten is net karton."

Manipulatie van waardplanten verklaard vanuit genoom

In dit onderzoek zijn ook nog enkele andere kenmerken van extreme genoomreductie ontdekt. Er zijn echter meer genoomsequenties van nauw verwante mijten nodig, om de mechanismen die hebben geleid tot bijvoorbeeld intronverlies, en het moment waarop dat is gebeurd, te kunnen duiden.. "Er lopen momenteel verschillende genoominitiatieven", geeft Kant aan, "die de gegevens zouden kunnen opleveren die we nodig hebben om in de nabije toekomst dergelijke analyses uit te kunnen voeren." Het genoom zal ook de ontwikkeling van genetische markers mogelijk maken, zodat aantasting door mijten in de landbouw vroegtijdig kan worden opgemerkt. "Maar ik", vertelt Kant, "ga dit genoom gebruiken om te onderzoeken waarom sommige herbivoren de verdedigingsmechanismen van waardplanten kunnen uitschakelen en andere niet, want dit zou een belangrijke verklaring kunnen zijn voor plaagvorming in de landbouw."

Publicatiegegevens

Robert Greenhalgh, Wannes Dermauw, Joris J. Glas, Stephane Rombauts, Nicky Wybouw, Jainy Thomas, Juan M. Alba, Ellen J. Pritham, Saioa Legarrea, René Feyereisen, Yves Van de Peer, Thomas Van Leeuwen, Richard M. Clark, Merijn R. Kant: 'Genome streamlining in a minute herbivore that manipulates its host plant,' in eLife 9: e56689 (2020). DOI: 10.7554/eLife.56689

Contactpersoon