Blogpost

Hoe 'weet' appelbloesem dat het een appel moet worden?

Gepubliceerd op
7 oktober 2015

Het lijkt zo’n eenduidige vraag. Toch kun je de overgang van bloem tot appel op allerlei manieren in kaart brengen. Voor de Nationale Wetenschapsagenda kroop ik in de huid van verschillende typen wetenschappers om het antwoord te vinden. Een korte weergave van het huiskamercollege dat ik gaf in Zutphen.


Mijn huiskamercollege in Zutphen Foto: Tirzah Schnater, Ministerie van OCW
Mijn huiskamercollege in Zutphen Foto: Tirzah Schnater, Ministerie van OCW

Om de natuur slim te benutten moet je begrijpen hoe de natuur werkt. Dat is precies wat we bij het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) proberen. Snappen hoe appelbloesem weet dat het een appel moet worden, is er daar één van. En hoewel het een simpele vraag lijkt, zitten er heel veel verschillende aspecten aan.

Maar, voor ik naar het antwoord ga kijken, wil ik eerst de vraag wat herformuleren. ‘Weten’ is namelijk een lastig begrip. Wanneer kun je zeggen dat een plant iets weet? Ik zou de vraag daarom veranderen in: wat zorgt ervoor dat een appelbloem een appel wordt? Vervolgens probeert een onderzoeker alvast een mogelijke verklaring (hypothese) te bedenken en vervolgens onderzoekt hij/zij of die verklaring inderdaad waar is.

Ik ben ecoloog en wij kijken hoe soorten op elkaar en hun omgeving reageren. Als ecoloog zoek ik de vorming van appels dus vooral in relatie met de omgeving. Rondom bloeiende appels vliegen vaak bijen en zweefvliegen. Mijn specifieke vraag zou dus zijn: zijn die bestuivers echt noodzakelijk voor appelbloemen om een appel te worden? (Een beetje: windbestuiving kan ook, maar dat is vaak te weinig.) Daarna zou ik kijken of alle soorten even belangrijk zijn (vooral harige bijen zorgen voor meer appels) en wat nodig is om het bestuivers naar hun zin te maken (o.a. veel bloemen, het hele seizoen door, zodat ze ook wat te eten hebben als de appel is uitgebloeid). Appelbloemen weten dus een appel te worden dankzij andere bloemen in de buurt die zorgen voor meer bijen, en daardoor voor meer bestuiving.

Appelbloemen weten een appel te worden dankzij andere bloemen in de buurt die zorgen voor meer bijen en zweefvliegen, en daardoor voor meer bestuiving

Appelbloemen weten een appel te worden dankzij andere bloemen in de buurt die zorgen voor meer bijen en zweefvliegen, en daardoor voor meer bestuiving  Foto: Stijn van Gils
Appelbloemen weten een appel te worden dankzij andere bloemen in de buurt die zorgen voor meer bijen en zweefvliegen, en daardoor voor meer bestuiving Foto: Stijn van Gils

Als fysioloog zou ik juist in detail naar de bloem gaan kijken. Waaruit is zo’n bloem opgebouwd en wat doen de verschillende onderdelen? Kroonbladeren zorgen vaak voor het aantrekken van bestuivers, meeldraden verspreiden het stuifmeel (zaadcellen van de plant) en de stamper zorgt voor het ontvangen van stuifmeel. Appelbloemen weten dus appels te worden dankzij deze organen. Tegelijkertijd verklaart het waarom harige bijen belangrijker zijn: daar blijft meer stuifmeel aan plakken zodat het beter verspreid wordt.

Appelbloemen weten appels te worden dankzij organen zoals meeldraden (4) en de stamper (6)
Appelbloemen weten appels te worden dankzij organen zoals meeldraden (4) en de stamper (6)


Zie Wikipedia voor een volledige uitleg van de afbeelding. (Afbeelding: "Flor". Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons .)

Maar je kunt nog veel verder inzoomen zoals plantenanatomen doen. In bestoven appelbloemen groeit langzaam een appelembryo, dat uiteindelijk een zaadje wordt. Het begin van zo’n appelembryo lijkt een beetje op de ontwikkeling van mensenembryo’s, al hebben planten het slimmer bekeken: plantenstamcellen kunnen namelijk onbeperkt nieuwe organen aanmaken. Dat zal ons toch niet lukken: even een nieuw hart of nieuwe longen laten groeien.

Voor zover ik weet, is er niet of nauwelijks onderzoek gedaan naar appelembryo’s. Arabidopsis, de zandraket, is een veel praktischer. Hij is klein, wordt in zo’n 6 weken volwassen en is gemakkelijk te kweken. Als je kijkt naar een beginnend embryo van zo’n zandraket dan zie je dat de cellen in sommige gevallen niet in het midden, maar scheef delen. Dat gebeurt onder invloed van het hormoon auxine. Op die manier ontstaan verschillende soorten cellen waarbij de één bijvoorbeeld wortel wordt en de ander blad.
Maar ja, waarom? Waarom gaat een cel scheef delen door auxine? Waarom worden er op de ene plek wortels gevormd? Dat komt omdat het zo geprogrammeerd staat in de genen van de plant. Maar waarom? Naar dit soort vragen kijken evolutiebiologen.

Planten kunnen zichzelf niet echt verplaatsen en hebben dus hulp nodig. Bestuiving vond daarom eerst alleen plaats via de wind. Maar ergens is ooit een roofwespje geweest dat tijdens zijn jacht per ongeluk stuifmeel verplaatste van de ene naar de andere plant. Dat ging efficiënter. En voor de roofwesp was het ook aantrekkelijk: langzaam evolueerde hij tot een bij die leeft op nectar en stuifmeel en geen prooi meer hoeft te vangen. Planten met per ongeluk wat grotere bloemen waren ondertussen gemakkelijker te vinden, werden daarom sneller bestoven en konden zich dus ook sneller voortplanten: op die manier ontstonden andere bloemen, zoals die van een appel.

Hoe een appelbloem ‘weet’ dat het een appel moet worden, is dus op allerlei manieren uit te leggen. Maar uiteindelijk is het een resultaat van per ongeluk maar wat proberen via evolutie.

Deze vraag werd gesteld door Beatrijs Crijnen voor de Nationale Wetenschapsagenda. In totaal werden bijna 12.000 vragen gesteld. 8 vragenstellers daarvan kregen thuis bezoek van een wetenschapper voor een ‘huiskamercollege’.