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 Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften