Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Geglückte Integration: Gene von drei Arten in einem Ameisenstaat

12.07.2011
Drei Arten von Ernteameisen finden sich nicht nur nebeneinander in einem Lebensraum, sondern auch in gemischten Staaten.

Obwohl sie nicht nahe verwandt sind, kommt es regelmäßig zu Kreuzungen. Warum diese Tiere die Artgrenze ignorieren, untersucht ein internationales Wissenschaftlerteam der Universitäten Innsbruck, Wien, Parma und Queensland sowie des Senckenberg Museums für Naturkunde Görlitz.


Ernteameise der Art Messor structor trägt einen Platanensamen. Foto: B. Seifert/Senckenberg

Ein Staat – eine Art. Vermischung von Kolonien verschiedener Ameisenarten galt bisher als seltene Ausnahme. Drei Arten der Gattung Messor leben aber nicht nur ausnahmsweise in Gemeinschaft. In Italien beobachteten Ameisenexperten, dass sowohl mehrere Arten mit verschiedenen Königinnen in einer Kolonie hausen, als auch Individuen herumkrabbeln, die weder dem einen noch dem anderen Volk eindeutig zuzuordnen sind. Das ist bemerkenswert, da bei nicht nah verwandten Arten eine Vermischung von Genen, die so genannte Hybridisierung, sehr selten ist.

Das macht den Effekt umso interessanter für die Wissenschaftler. Die Vermischung verschiedener Spezies kann eine wirkungsvolle Strategie der Natur sein, um neue Eigenschaften in den Arten zu etablieren und damit das Überleben zu erleichtern. Hybridisierung – bisher als Ausnahme oder Unfall betrachtet – rückt immer mehr in den Fokus der Evolutionsforschung. „Denn was genetisch und im sichtbaren Bauplan der Nachkommen aus Kreuzungen geschieht, hilft Fragen zur Artabgrenzung, -entstehung und -beständigkeit zu klären“, sagt Ameisenexperte Bernhard Seifert vom Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz.

Dass Ameisen die Wissenschaftler direkt in die Werkstatt der Evolution blicken lassen können, liegt an ihrer Art sich fortzupflanzen und zu leben. Es gibt in einem Staat tausende von Geschwistertieren, da jede Ameisenkönigin ständig Nachwuchs erzeugt. Aus befruchteten Eiern entwickeln sich weibliche Tiere, die Arbeiterinnen. Männliche Ameisen, die Drohnen, schlüpfen aus unbefruchteten Eiern. Sie sind haploid, das bedeutet, sie haben jedes Gen nur einmal, nämlich so wie es in der Eizelle angelegt war. Wegen des einfachen Chromosomensatzes unterliegen gerade die Männchen einem enorm hohen Selektionsdruck. Wenn ihre Gene nicht zusammen passen, kann dies nicht wie beim diploiden Weibchen durch das homologe Chromosom ausgeglichen werden. Dieser „Männchenfaktor“ führt neben der großen Zahl an Nachkommen zu einer erhöhten Evolutionsgeschwindigkeit.
Eine enorm hohe und permanente Reproduktionsrate zusammen mit dem haploiden Gensatz der Drohnen, der die Anzahl genetischer Varianten beschränkt, ist es also, was bei Ameisen die Experimente der Evolution sichtbar macht. Quasi im Zeitraffer ist sichtbar, was die Arten formt. Bei kaum einer anderen Tiergruppe kann man dies in ähnlicher Weise nachvollziehen, weil diese zum Beispiel nur wenige Nachkommen und wochen- oder gar jahrelange Generationsdauern haben.

Um das Beziehungsgeflecht der Messor-Ameisen zu klären, betrachtete das Forscherteam die Tiere nicht nur molekularbiologisch sondern auch morphologisch. Nur eine Kombination dieser Methoden ergibt ein Untersuchungssystem, dass die Verwandtschaftssituation im Staat abbilden kann. Denn genetisch muss in einer Ameise nicht allein das drin stecken, was von außen zu sehen ist. Außerdem kommen Variationen im Erscheinungsbild von Individuen einer Art vor.

Ernteameisen sind schon aus der Bibel durch die weisen Sprüche des Königs Salomo bekannt. Alle Ameisen der Gattung Messor ernähren sich bevorzugt von Pflanzensamen, die sie in ihren Bau tragen und dort zerlegen und zu einem Brei zerkauen. In ihrer Lebensweise sind sie sich also ähnlich, doch die drei Arten Messor minor, Messor wasmanni und Messor capitatus unterscheiden sich deutlich in ihrer Körpergröße, Färbung und Ausbildung bestimmter Merkmale. Für die Forscher war es wichtig, zu klären, wie nah diese Arten verwandt sind und dann wie stark sie sich vermischen. Je entfernter die Verwandtschaft, umso unwahrscheinlicher die Kreuzung – so die Theorie.

Und in der Tat herrscht zwischen zwei der Arten ein stetiger genetischer Austausch, aber auch die dritte bleibt nicht außen vor.

Insgesamt enthielt nur ein Teil der Kolonien im Untersuchungsgebiet Hybride. Meist sind dann zwei Arten vermischt. Doch in einigen Fällen sind sogar die Gene von drei Arten im gleichen Nest vorhanden: Die Wissenschaftler stellten Mischlinge der Arten M. minor und M. wasmanni zusammen mit reinerbigen M. capitatus fest.

Wie es zu Ameisen-WGs und -kreuzungen kommt, ist noch nicht sicher bekannt. Möglich ist zum Beispiel, dass die räumliche Nähe im selben Lebensraum zu Irrtümern beim Hochzeitsflug oder zur Adoption fremder Königinnen durch einen bestehenden Staat führt – aber auch andere Erklärungsmöglichkeiten sind denkbar.

Außerdem interessiert die Wissenschaftler nun, welche Vorteile die drei Ameisenarten aus der Vermischung ziehen. Bei Roten Waldameisen der Formica rufa-Gruppe ist bekannt, dass Hybriden Eigenschaften beider Elternarten in sich vereinigen. Sie können dadurch an bestimmte Lebensräume besser angepasst sein als die reinerbigen Ameisen, von denen sie abstammen. (rba)

Die Studie „Mixed colonies and hybridisation of Messor harvester ant species (Hymenoptera: Formicidae)“ ist unlängst in der Fachzeitschrift „Organisms, Diversity & Evolution“ im Springer Verlag erschienen.

Weitere Veröffentlichungen zum Thema:
Seifert, B., Kulmuni, J., Pamilo, P. (2010): Independent hybrid populations of Formica polyctena X rufa wood ants (Hymenoptera: Formicidae) abound under conditions of forest fragmentation. - Evolutionary Ecology 24/5:1219-1237.

Kulmuni, J., Seifert, B., Pamilo, P. (2010): Segregation distortion causes large-scale differences between male and female genomes in hybrid ants. - PNAS 107(16): 7371 - 7376.

Pressekontakt:
Dr. Bernhard Seifert
Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Görlitz
bernhard.seifert@senckenberg.de
(zur Zeit im Ausland)
Pressestelle Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Dr. Sören Dürr
Senckenberganlage 25
63065 Frankfurt/Main
Tel. 069-7542 1580
E-Mail: soeren.duerr@senckenberg.de

Doris von Eiff | Senckenberg
Weitere Informationen:
http://www.senckenberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | 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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie