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Evolutionäres Wettrüsten bei der Entstehung chemischer „Parfum-Tarnkappen“ bei Wespen

17.12.2015

Eine jetzt in der renommierten Zeitschrift „Proceedings of the Royal Society“ erschienene Studie deutscher Wissenschaftler unter Mitarbeit einer Forschergruppe aus dem Zoologischen Forschungsmuseum Alexander-Koenig – Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere in Bonn deckt ein spannendes Wettrüsten im Rahmen der Entwicklung der chemischen Mimikry von zwei Wespenarten auf, die in den Nestern der Gemeinen Schornsteinwespe parasitieren. Es stellte sich heraus, dass die beiden Kuckuckswespenarten den Geruch der Schornsteinwespe nachzuahmen vermögen. Die Schornsteinwespe wiederum kann die Kuckuckswespen täuschen, in dem sie einen von zwei sehr unterschiedlichen Eigendüften ausbilden kann.

Jede der beiden Kuckuckswespen ist nur in der Lage, einen der beiden Düfte der Schornsteinwespe nachzuahmen. Die Ursachen für die Entwicklung der Duftmimikry liegen im speziellen Eiablageverhalten der Kuckuckswespenarten.


Odynerus spinipes (Weibchen)

PD Dr. Oliver Niehuis, ZFMK, Bonn


Chrysis mediata (Weibchen)

PD Dr. Oliver Niehuis, ZFMK, Bonn

Die Gemeine Schornsteinwespe kann das Opfer dreier Kuckuckswespen in einem einzigen Lebensraum werden. Darunter sind zwei kleptoparasitische Kuckuckswespenarten (Chrysis mediata, Pseudospinolia neglecta).

Diese beiden Arten sind durch eine chemische Mimikry davor geschützt, beim „Einschmuggeln“ ihrer Eier in das Wirtsnest der Gemeinen Schornsteinwespe erkannt zu werden. Die beiden Arten legen ihre Eier in der Zeit in das Nest des Wirtes, in der der Wirt noch aktiv Brutfürsorge betreibt. In dieser Phase suchen die Weibchen der Wirtsart noch Futter (Rüsselkäferlarven der Gattung Hypera) für ihren Nachwuchs. Nur in diesem Zeitraum besteht auch ein Risiko für die Räuber, beim Eindringen in das Nest „erwischt“ zu werden.

Die dritte, parasitoide Kuckswespe öffnet im Gegensatz zu den beiden anderen Arten die bereits verschlossenen Nester der gleichen Wirtsart (Odynerus spinipes), um ihre Eier an eine diapausierende Präpuppe (überwinternde Raupe vor der eigentlichen Verpuppung) zu legen. Diese Präpuppe dient als Nahrung für die Larve der Kuckuckswespe. In dieser Phase hat das Weibchen der Wirtsart ihr Nest bereits verlassen und die Eindringlinge können ohne Gefahr ihre Eier ablegen.

Die genaue Analyse der von den Wissenschaftlern erhobenen Daten zeigte, dass weibliche Individuen der gemeinen Schornsteinwespe (Odynerus spinipes) zwei verschiedene, spezifische Duftbouquets aufweisen. Diese unterschiedlichen Duftzusammensetzungen lassen somit zwei Chemotypen (Individuen mit dem einen oder anderen Duftstoffzusammensetzung) unterscheiden, die im Laufe der Evolution wahrscheinlich zeitlich nacheinander entstanden sind.

Die Entwicklung des zweiten Duftspektrums minderte möglicherweise in früheren Zeiten den Selektionsdruck durch eine der beiden kleptoparasitischen Kuckuckswespenarten; denn ein Teil der parasitierten Individuen war mit dem neuen Duftbouquet vor der einen Räuberart geschützt. Im Verlauf der Zeit führte nun wiederum eine weitere evolutionäre Entwicklung dazu, dass eine weitere kleptoparasitische Wespenart den zweiten Chemotyp nachahmte.

Es ist ein bisschen so, als hätten wir schwarze und weiße Schafe und drei Wolfsarten vor uns. Die eine Wolfsart schlüpft in ein weißes Schafsfell, um sich zu tarnen, die zweite in ein schwarzes. Die dritte tarnt sich gar nicht und wartet darauf, allein gelassene Lämmer zu fressen“ scherzt Privatdozent Dr. Oliver Niehuis, Leiter der Sektion Evolutionäre Genomik am Zoologischen Forschungsmuseum Alexander Koenig – Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere und Hauptautor der Studie. Dabei ist die zweite Farbvariante des Schafsfells im bildlich gesprochenen Kontext dadurch entstanden, dass die jeweils andere Farbe einen Schutz vor jeweils einer Wolfsart im Schafspelz bedingte.


Hintergrundinformationen:

Kleptoparasitische Wespen und Bienen, darunter Kuckuckswespen: dringen in die Nester ihrer Opfer ein und legen ihre Eier an die Nahrungsvorräte der Beutetiere. Den Futtervorrat, den die Wirte ursprünglich für ihren eigenen Nachwuchs gesammelt haben, nutzen die Larven der Eindringlinge für die eigene Entwicklung. Die Invasoren scheuen sich nicht, die Eier oder Larven der Wirtsart zu töten.

Die kleptoparasitischen Eindringlinge hinterlassen ungewollt Spuren; denn von ihrem Außenskelett (Kutikula) geht ein sehr artspezifischer Duft aus, den die Tiere nicht ablegen können. Mit anderen Worten: der artspezifische, eigene Duft hinterlässt verräterische Spuren, die Wirtsarten warnen können. Ursprünglich fungierten diese kutikulären Duftstoffe (Kohlenwasserstoffe) ausschließlich als Schutz gegen Austrocknung. Später erhielten sie im Verlauf der Evolution auch Funktionen im Rahmen der chemischen Kommunikation des Sexualverhaltens oder innerhalb anderer, artspezifischer chemischer Informationsprozesse. Dies hatte zur Folge, dass die spezifischen Düfte für die Wirtsarten wie ein verräterisches Parfum funktionieren, das den Wirt über die Anwesenheit des Eindringlings alarmieren kann. Kleptoparasiten, die im weiteren Verlauf der Evolution ein eigenes Duftbouqet entwickelt haben, das dem Duft der kutikulären Kohlenwasserstoffe ihrer Wirte ähnelte (Mimikry), bleiben wie mit einer Tarnkappe verborgen und entgehen der Wahrnehmung durch die Beutetiere.

Die Arten, die als Wirtstiere befallen werden, erleiden im Sinne der natürlichen Selektion einen Fitnessverlust, da die Anzahl der Nachkommen reduziert wird. Im Verlauf der Evolution entwickelten sich Schutzmechanismen bei den Wirtsarten (in diesem Fall das Auftreten eines zweiten Chemotyps).

Chemotyp: bezieht sich auf die unterschiedlichen chemischen Merkmale der kutikulären Duftstoffe der Weibchen einer Art. Die Tiere können eindeutig als einer Art zugehörig zugordnet werden, besitzen aber zwei unterschiedliche, diskrete Hauptduftkomponenten.

Kleptoparasitismus oder auch Beuteparasitismus: Arten, die auf Kosten einer anderen Art (Wirt) leben, beispielsweise durch das Stehlen von Nahrung oder das Nutzen fremder Nistgelegenheiten.

Parasitoid: Ein Organismus, der in oder auf einem Beuteorganismus lebt und diesen letztendlich tötet.

Quelle: Wurdack, M., Herbertz, S., Dowling, D., Kroiss, J., Strohm, E., Niehuis, O., Schmitt, T., 2015 Striking cuticular hydrocarbon dimorphism in the mason wasp Odynerus spinipes and its possible evolutionary cause (Hymenoptera: Chrysididae, Vespidae). Proc. R. Soc. B 20151777

http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2015.1777

Ansprechpartner:

PD Dr. Oliver Niehuis
Leiter der Sektion Evolutionäre Genomik
Wissenschaftlicher Leiter des Molekularlabors
Tel: +49 228 9122-356
Fax: +49 228 9122-295
E-Mail: o.niehuis@zfmk.de
(Zur Zeit am besten per Mail zu erreichen)

Sabine Heine
Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Adenauerallee 160
53113 Bonn
Tel. +49 228 9122 - 215
E-Mail: s.heine@zfmkde


Das Zoologische Forschungsmuseum Alexander Koenig - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere hat einen Forschungsanteil von mehr als 75 %. Das ZFMK betreibt sammlungsbasierte Biodiversitätsforschung zur Systematik und Phylogenie, Biogeographie und Taxonomie der terrestrischen Fauna. Die Ausstellung „Unser blauer Planet“ trägt zum Verständnis von Biodiversität unter globalen Aspekten bei.

Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 89 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung sowie drei assoziierte Mitglieder. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam.

Näheres unter www.leibniz-gemeinschaft.de

Weitere Informationen:

http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2015.1777

Sabine Heine | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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