Dit bericht is het eerste in een korte blogreeks genaamd “Ken uw insect”. De afbeeldingen en beschrijvingen zijn geschreven door studenten Entomologie die deelnemen aan een gelijknamig seminarie.

Door: Flor Edith Acevedo

Insecten onderkaken of kaken zijn zwaar gesclerotiseerde structuren die een verscheidenheid van functies, waaronder voeding en verdediging dienen. Bij mieren worden onderkaken ook gebruikt als werktuigen om activiteiten uit te voeren zoals bladeren snijden, graven, dragen en voor het broedsel zorgen. Een ander interessant aspect van insectenonderkaken is dat ze een belangrijke rol kunnen spelen bij paringssucces, hertkevermannetjes (Coleoptera: Lucanidae) hebben grote onderkaken die meer vrouwtjes lijken aan te trekken (Gotoh et al. 2011).

Insectenonderkaken zijn hoofdzakelijk samengesteld uit chitine en eiwitten; aangrenzende chitineketens zijn vernet door waterstofbruggen om chitine microfibrillen te vormen. De fysische eigenschappen van insectenonderkaken worden beïnvloed door de dikte van de cuticula, de rangschikking van de chitinevezels, het eiwitgehalte en de metaaldepositie (Klowden 2008).

Sommige insecten verhogen de hardheid van hun onderkaken door er metalen in te verwerken zoals zink, mangaan, koper en calcium. De metalen worden vooral aangetroffen in de snijranden van de onderkaken om de hardheid te verhogen en abrasieve slijtage te verminderen (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002).

Niet alle insecten accumuleren dezelfde mineralen in hun onderkaken. De minerale samenstelling lijkt samen te hangen met de taxonomische groep waartoe een bepaald insect behoort. Zo is de ophoping van Zn wijdverbreid in lepidoptera-larven. Het is ook aanwezig in termieten, mieren, sprinkhanen en sommige kevers. Calcium daarentegen wordt vooral aangetroffen in Diptera (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002; Hillerton et al. 1984; Cribb et al. 2005).

Zn-gehalte is sterk gecorreleerd met de hardheid van de onderkaak bij termieten, mieren, en de mariene worm Nereis virens (Cribb et al. 2008; Schofield et al. 2002; Broomell et al. 2006). Mineralisatie is echter niet de enige manier om de hardheid van de onderkaken te verhogen. Sommige kevers hebben onderkaken die harder zijn dan roestvrij staal, maar toch geen mineralen bevatten. Een beter begrip van de fysische en chemische structuur van de insectenschub zou van groot belang zijn voor materiaalonderzoek (Cribb et al. 2010).

Een ander belangrijk aspect van de biomechanica van de insectenvoeding is de aanhechting van de onderkaakmusculatuur. Onderkaken en spieren beïnvloeden samen de kracht, snelheid en precisie van de onderkaakbeweging (Clissold 2007).

Mijn onderzoek is gericht op de studie van aanpassingsmechanismen die worden gebruikt door herbivoren van insecten om zich met bepaalde planten te voeden. Tijdens het voeden moeten herbivoren de celwanden van de plant verstoren om toegang te krijgen tot de voedingsstoffen. Deze verstoring is meestal eerst fysisch en dan chemisch; daarom kan de structuur van de bladeren de initiële verwerving van nutriënten belemmeren. Planten met een hoog ligninegehalte zullen bijvoorbeeld moeilijker te verstoren zijn. De ophoping van cellulose, lignine, silicium en trichomen vormen barrières voor mechanische schade en dienen als mechanische verdediging van de plant door de verteerbaarheid te verminderen en slijtage van de onderkaken van de insecten te veroorzaken.

Om zich te kunnen voeden en ontwikkelen op planten met harde bladeren, moeten insecten hun fysiologie, morfologie en ontwikkeling aanpassen. Lepidoptera larven (rupsen) zijn in staat om hun kop te vergroten wanneer ze zich voeden met harde plantenweefsels (Bernays 1991). Grotere hoofdcapsules kunnen grotere onderkaakspieren huisvesten; daardoor neemt de kracht toe die nodig is om zich met taaie bladeren te voeden.