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 Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz
27.07.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse
27.07.2017 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie