Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Bakterien infizierte Schmetterlinge führen Genetiker aufs Glatteis

07.11.2013
Bei Tierarten, die anhand ihrer äußeren Merkmale nicht unterscheidbar sind, können genetische Verfahren wie das DNA-Barcoding helfen, diese so genannten kryptischen Arten nachzuweisen.

Ein internationales Forscherteam unter Regie des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) zeigt in seiner Studie im Open-Access-Journal PLOS ONE, dass eine Bakterieninfektion bei Schmetterlingen das Vorhandensein von kryptischen Arten vortäuschen kann. Um verfälschte Ergebnisse zu vermeiden, empfehlen die Wissenschaftler tiefer gehende genetische Untersuchungen.


Phengaris nausithous (Dunkler Wiesenknopf-Ameisenbläuling): Weibchen bei der Eiablage an einer Blüte des Großen Wiesenknopfs (Sanguisorba officinalis).

Foto: Josef Settele/UFZ


Phengaris nausithous (Dunkler Wiesenknopf-Ameisenbläuling), Pärchen in Kopula, an einer Blüte des Großen Wiesenknopfs (Sanguisorba officinalis).

Foto: Josef Settele/UFZ

Manche Tierarten sehen sich so ähnlich, dass äußere Merkmale keinen Aufschluss darüber geben, ob sie zu einer Art gehören oder nicht. „Die Tiere selbst können dies aber sehr wohl unterscheiden. Denn das ist für den Fortpflanzungserfolg ganz entscheidend“, sagt Sylvia Ritter, Doktorandin am Department Biozönoseforschung des UFZ. Neben äußeren Merkmalen spielen dabei auch Geruch und Verhalten eine wichtige Rolle. Artspezifische Gerüche und Verhaltensweisen sind wissenschaftlich aber nur schwer zu untersuchen.

„Daher kommen bei Tierarten, die mit Standardmethoden nicht mehr zu unterscheiden sind, genetische Verfahren wie das DNA-Barcoding zum Einsatz“, erklärt UFZ-Forscher Dr. Martin Wiemers. Beim DNA-Barcoding werden bestimmte Abschnitte der mitochondrialen DNA (mtDNA) – das ist das Erbgut, das sich nicht im Zellkern, sondern in den Kraftwerken der Zelle (Mitochondrien) befindet – untersucht. Sind dort zwischen zwei potenziell verschiedenen Tierarten Unterschiede von mehr als zwei Prozent vorhanden, wird dies als Hinweis auf so genannte kryptische Arten gewertet.

„Bei zwei Schmetterlingsarten der Gattung der Ameisenbläulinge haben molekulare Untersuchungen jeweils den Verdacht auf das Vorhandensein kryptischer Arten ergeben, da sich bei ihnen große Unterschiede in der mtDNA fanden“, sagt Wiemers. Gemeinsam mit Sylvia Ritter, der Erstautorin der Studie, hat das Team um Martin Wiemers, Walter Durka, Josef Settele und Stefan Michalski Helle Wiesenknopf-Ameisenbläulinge (Phengaris teleius) und Dunkle Wiesenknopf-Ameisenbläulinge (Phengaris nausithous) in ihrem gesamten eurasischen Verbreitungsgebiet untersucht.

Neben den im DNA-Barcoding-Verfahren genutzten Abschnitten der mtDNA haben die Forscher auch DNA aus dem Zellkern miteinander verglichen. Weiterhin wurden die Tiere auf Infektionen mit so genannten Wolbachia-Bakterien untersucht. Denn eine Infektion mit Wolbachia-Bakterien kann dazu führen, dass sich die mtDNA infizierter Tiere von der mtDNA nicht infizierter Ameisenbläulinge stark unterscheidet.

„In der mtDNA haben wir sehr starke Unterschiede gefunden, was ein Hinweis auf kryptische Artbildung sein kann. In der Kern-DNA gab es aber keine entsprechenden Differenzen, was – wenn es sich um verschiedene Arten handeln würde – kaum möglich wäre“, sagt Ritter. „Zwischen den Unterschieden in der mtDNA und Wolbachia-Infektionen konnten wir aber einen signifikanten Zusammenhang feststellen. Das Vorhandensein kryptischer Arten wurde durch die Wolbachia-Infektion also nur vorgetäuscht.“

In einigen Insektengruppen sind bis zu 70 Prozent aller Arten mit Wolbachia-Bakterien infiziert. Doch bisher wird beim DNA-Barcoding nicht standardmäßig auf Wolbachia-Infektionen geprüft. „Das kann dann dazu führen, dass man kryptische Arten findet, die gar nicht existieren. Wir empfehlen daher, bei Insekten zusätzlich immer auch Gene aus dem Zellkern zu untersuchen, damit Untersuchungen zu kryptischen Arten nicht zu verfälschten Ergebnissen führen. Denn auch für den Artenschutz ist es wichtig, Arten voneinander unterscheiden zu können, da sie mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften meist auch andere Ansprüche an ihren Lebensraum haben“, sagt Wiemers.

Die untersuchten Wiesenknopf-Ameisenbläulinge gehören zu den besonders gefährdeten Arten, da sie auf eine spezielle Futterpflanze, den Großen Wiesenknopf (Sanguisorba officinalis), und zugleich auf spezielle Ameisenarten angewiesen sind, von deren Eiern und Larven sich die Schmetterlingsraupen ernähren oder sich – durch Duftstoffe getarnt – wie ein Kuckuckskind von den Ameisen füttern lassen. Selbst kleine Veränderungen in der Landnutzung können dazu führen, dass die notwendige Kombination aus Futterpflanze und Ameisenwirt nicht mehr gegeben ist, und Wiesenknopf-Ameisenbläulinge aus dem Ökosystem verschwinden. Wiemers: „Wenn man eine Art schützen und erhalten will, muss man aber auch wissen, was sie braucht. Voraussetzung dafür ist wiederum zu wissen, um welche Art es sich überhaupt handelt. Nur so lassen sich sinnvolle Maßnahmen für den Artenschutz und Wiederansiedlungsprogramme umsetzen.“ Nicole Silbermann

Publikation:
Sylvia Ritter, Stefan G. Michalski, Josef Settele, Martin Wiemers, Zdenek F. Fric, Marcin Sielezniew, Martina Šašiæ, Yves Rozier, Walter Durka (2013):

Wolbachia infections mimic cryptic speciation in two parasitic butterfly species, Phengaris teleius and P. nausithous (Lepidoptera: Lycaenidae). PLoS ONE . e0078107

http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0078107
http://www.plosone.org/#recent
http://www.plosone.org/search/simple?searchName=&weekly=&monthly=&startPage=0&pageSize=15&filterArticleType

=&filterKeyword=&resultView=&query="Martin+Wiemers"

Weitere Links:

Citizen Science Projekt „Finde den Wiesenknopf“
http://www.ufz.de/wiesenknopf/
Film „Maculinea-bedrohte Schmetterlinge“:
http://www.youtube.com/watch?v=1aiPZew1Zbw
Weitere Informationen:
Dr. Martin Wiemers
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Kontakt wegen einer Tagung im Ausland via
e-mail: martin.wiemers@ufz.de
oder über:
Tilo Arnhold, Susanne Hufe (UFZ-Pressestelle)
Telefon: 0341-235-1635, -1630
http://www.ufz.de/index.php?de=640
Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt. Sie befassen sich mit Wasserressourcen, biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels und Anpassungsmöglichkeiten, Umwelt- und Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Ihr Leitmotiv: Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und hilft, diese Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen Wandels langfristig zu sichern. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg mehr als 1.100 Mitarbeiter. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert.

http://www.ufz.de/

Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit 35.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 18 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 3,8 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894). http://www.helmholtz.de/

Tilo Arnhold | UFZ News
Weitere Informationen:
http://www.ufz.de/index.php?de=32150

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften