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 Forscher beschreiben neuartigen Antikörper als möglichen Wirkstoff gegen Alzheimer
22.08.2017 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Virus mit Eierschale
22.08.2017 | 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: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten

22.08.2017 | Informationstechnologie

Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017 | Geowissenschaften

RWI/ISL-Containerumschlag-Index erreicht neuen Höchstwert

22.08.2017 | Wirtschaft Finanzen