Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Jahrtausende in Gefangenschaft beeinträchtigten das Riechvermögen von Seidenspinnern

21.11.2013
Zuchtmotten der Art Bombyx mori können, verglichen mit ihren wild lebenden Verwandten, nur noch bedingt Umweltgerüche wahrnehmen. Der äußerst sensible Geruchssinn paarungswilliger Männchen für weibliche Sexuallockstoffe blieb jedoch unverändert.

Eine neue Studie an Seidenspinnermotten hat ergeben, dass das Geruchsvermögen dieser Tiere nach ihrer Domestizierung durch den Menschen vor rund 5000 Jahren beeinträchtigt wurde und ihre Fähigkeit Umweltgerüche wahrzunehmen eingeschränkt ist.


Weibchen des Seidenspinners Bombyx mori (links) und der verwandten Wildform Bombyx mandarina (rechts). Die domestizierte Motte hat ihre tarnende Wildfärbung sowie die Flugfähigkeit verloren.

Markus Knaden, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie


Die Anzahl der Sinneshärchen (Sensillen) ist beim Weibchen der domestizierten Art deutlich vermindert (links) im Vergleich zur Sensillenzahl eines Bombyx mandarina Weibchens (rechts).

Sonja Bisch-Knaden, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena haben dazu gemeinsam mit Kollegen aus Japan das Riechvermögen von gezüchteten Bombyx mori Motten mit dem ihrer wildlebenden, nächsten Verwandten verglichen. Die Wahrnehmung des Sexuallockstoffes Bombykol hingegen blieb unverändert hochsensibel. (Proc. R. Soc. B., 20. November 2013, DOI 10.1098/rspb.2013.2582)

Seide: Naturprodukt seit 5000 Jahren

Der ursprünglich in China beheimatete Seidenspinner Bombyx mori wurde vor rund 5000 Jahren domestiziert. Seine Larven, die Seidenraupen, spinnen sich zur Verpuppung in ein Seidengespinst ein, das aus einem einzigen, mehrere Hundert Meter langen Faden besteht. Zur Seidengewinnung wird der Kokon samt der darin befindlichen Puppe gekocht und der Spinnfaden anschließend abgewickelt. Für die Raupenzucht werden spezielle Zuchttiere gehalten. Das Weibchen legt nach der Paarung mehrere Hundert Eier, aus denen neue Raupen schlüpfen.

In den 1950er-Jahren wurde der Seidenspinner zum Modellorganismus in der modernen Riechforschung. Der von den Weibchen abgegebene Sexuallockstoff Bombykol war das erste Pheromon, das chemisch charakterisiert wurde. Weil Seidenspinnermännchen höchstempfindlich auf nur wenige Moleküle des Lockstoffs der Weibchen reagieren und die Sinneshaare ihrer Antennen für Elektroden gut zugänglich sind, war die Art als Versuchstier bestens geeignet, um mithilfe elektrophysiologischer Messungen eine genaue Analyse des Geruchssinns durchzuführen. Schon 1956 wurden erstmals solche Messungen an Bombyx mori durchgeführt und sogenannte Elektroantennogramme aufgezeichnet.

Pheromone wirken immer noch, Umweltdüfte nicht mehr

Wissenschaftler der Abteilung Evolutionäre Neuroethologie am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie haben zusammen mit Kollegen aus Japan jetzt herausgefunden, dass das Riechvermögen des Modellorganismus der Geruchsforschung, Bombyx mori, infolge seiner 5000-jährigen Domestizierung verändert wurde. Umweltdüfte, die den Falter beispielsweise zu einer Wirtspflanze führen, werden deutlich vermindert wahrgenommen, wie der Vergleich mit der verwandten Art Bombyx mandarina ergab, die als Wildform des Seidenspinners gilt. Die Wissenschaftler zeichneten hierfür Elektroantennogramme von Versuchstieren beider Arten auf, die mit verschiedenen Blatt- und Blütendüften stimuliert wurden.

Äußerlich fiel auf, dass die Anzahl von Riechhärchen auf den Antennen der Bombyx mori Weibchen stark reduziert war. Zusätzlich zeigten Messungen der Gehirnaktivität unterschiedliche Aktivitätsmuster im Geruchszentrum des Gehirns der gezüchteten und der wilden Seidenspinner. Diese Muster waren bei domestizierten Motten von Tier zu Tier sehr variabel, während sie bei ihren wilden Vorfahren und vier anderen untersuchten Insektenarten weitgehend konstant waren.

Die Fähigkeit, mit Hilfe ihrer Antennen Umweltdüfte wahrzunehmen und Wirtspflanzen aufzuspüren, scheint bei den Seidenspinnern infolge von Gefangenschaft und Züchtung überflüssig geworden zu sein, denn das Eiablagesubstrat wird vom Menschen zur Verfügung gestellt. In der Natur jedoch ist die Wahl des geeigneten Eiablageplatzes entscheidend für das Überleben des auf eine einzige Wirtspflanze, den Maulbeerbaum, spezialisierten Nachwuchses und dient somit dem Erhalt der Art.

Hingegen scheint die Wahrnehmung des weiblichen Lockstoffes durch Bombyx mori Männchen unvermindert hochsensibel geblieben zu sein, auch wenn sie die Weibchen gar nicht mehr in der freien Natur aufspüren müssen – sie werden ihnen ja durch die Züchter präsentiert. Dies liegt vermutlich daran, dass Bombykol nicht nur als Lockstoff dient, sondern nachweislich das Paarungsverhalten beim Männchen auslöst und steuert und deshalb für den Fortpflanzungserfolg unentbehrlich ist.

Domestizierungseffekte auf Geschlechtschromosom lokalisiert

Anders als bei Säugetieren sind bei Motten die weiblichen Geschlechtschromosomen geschlechtsbestimmend. Man unterscheidet, analog zu den XY-Chromosomen, bei Motten und Schmetterlingen W und Z Chromosomen. Männchen besitzen ZZ, Weibchen WZ Chromosomen. Da die beiden Arten B. mori und B. mandarina noch miteinander gekreuzt werden können, haben die Wissenschaftler Hybride gezüchtet und mit diesen weitere Geruchsexperimente durchgeführt. „Die stark eingeschränkte Geruchswahrnehmung bei Bombyx mori ist mit großer Wahrscheinlichkeit auf Mutationen des weiblichen Geschlechtschromosoms (W) zurückzuführen. Die Unterschiede der Signalverarbeitung im Gehirn dagegen sind nicht auf den Geschlechtschromosomen lokalisiert“, so die Erstautorin der Studie Sonja Bisch-Knaden.

Die in diesen Versuchen verwendete klassische Methode der Elektroantennogramme, verbunden mit modernen bildgebenden Analysen des Geruchszentrums im Gehirn der Seidenmotten, eröffnet den Weg zur exakten Erforschung der Wahrnehmung von Gerüchen: Vom Molekül bis zum Verhalten. [AO/JWK]

Originalveröffentlichung:
Bisch-Knaden, S., Daimon, T., Shimada, T., Hansson, B.S., Sachse, S. (2014). Anatomical and functional analysis of domestication effects on the olfactory system of the silkmoth Bombyx mori. Proc. R. Soc. B, 281: 20132582. DOI 10.1098/rspb.2013.2582

http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2013.2582

Weitere Informationen:
Silke Sachse, MPI für chemische Ökologie, +49 3641 57-1416, ssachse@ice.mpg.de
Bill S. Hansson, MPI für chemische Ökologie , +49 3641 57-1401, hansson@ice.mpg.de
Kontakt und Bildanfragen
Angela Overmeyer M.A., MPI für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Str. 8, 07743 Jena, Tel.: 03641 57-2110, overmeyer@ice.mpg.de
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de/ext/735.html
- Download von hochaufgelösten Bildern

Angela Overmeyer | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de
http://www.ice.mpg.de/ext/735.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft
27.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut
27.04.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie