Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sexuallockstoff von Parasiten warnt Fliegenmütter

17.12.2015

Drosophila-Weibchen meiden bei der Eiablage den Geruch parasitischer Wespen und verbessern so die Überlebenschancen ihrer Larven.

Weibchen der Schwarzbäuchigen Taufliege Drosophila melanogaster reagieren besonders stark auf den Duft ihrer schlimmsten Feinde, parasitischen Wespen der Gattung Leptopilina. In der Natur werden bis zu 80 Prozent der Larven von diesen Wespen parasitiert, die ihre Eier in die Larven legen.


Eine parasitische Wespe (Leptopilina boulardi) legt ihre Eier in Larven der Schwarzbäuchigen Taufliege Drosophila melanogaster. In der Natur fällt ein Großteil der Larven diesen Parasiten zum Opfer.

Markus Knaden / Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Der Wespennachwuchs frisst dann den Fliegennachwuchs von innen auf. Ein angeborenes Frühwarnsystem verschafft den Fliegen jedoch einen Überlebensvorteil. Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie gelang jetzt die Identifizierung der auf den Feindesduft spezialisierten Sinneszelle der Fliege sowie der chemischen Verbindungen aus dem Körpergeruch der Wespen, die den Fluchtreflex der Fliege auslösen.

Eine dieser Verbindungen ist der Sexuallockstoff der Wespen. Erstmals konnte ein Schaltkreis im Geruchssystem in einem Insekt beschrieben werden, der ausschließlich auf das Aufspüren eines todbringenden Feindes spezialisiert ist. (PLoS Biology, Dezember 2015)

Das Zusammenleben verschiedener Lebewesen in der Natur ist oftmals ein Wechselspiel von fressen und gefressen werden. Im Laufe der Evolution haben Organismen verschiedenste Anpassungen entwickelt, die ihr Überleben sichern oder ihre Überlebensrate zumindest verbessern können. Der hochsensible und hochspezialisierte Geruchssinn von Insekten trägt in vielfältiger Weise dazu bei.

Wissenschaftler der Abteilung Evolutionäre Neuroethologie um Bill Hansson und Markus Knaden haben jetzt zusammen mit internationalen Partnern entdeckt, dass die Taufliege Drosophila melanogaster über eine Sinneszelle verfügt, die ausschließlich auf das Aufspüren des Sexuallockstoffs von parasitischen Wespen spezialisiert ist.

Entscheidend für die Ergebnisse war eine Kombination aus gas-chromatografischen und elektrophysiologischen Untersuchungen sowie Verhaltensstudien mit Fliegen und Larven. Damit haben die Wissenschaftler herausgefunden, welche Wespendüfte von welchen Geruchsrezeptoren der Fliegen wahrgenommen werden und dass sich diese Wahrnehmung auf das Verhalten der Fliegen auswirkt: Sowohl die erwachsenen Fliegen also auch ihre Larven meiden aktiv den Wespengeruch.

Drei Bestandteile des Wespendufts aktivierten eine einzige Sinneszelle auf den Antennen von ausgewachsenen Drosophila-Fliegen. Chemische Analysen ergaben, dass es sich bei den drei Substanzen um Actinidin, Nepatalactol und Iridomyrmecin handelt. Erstaunlicherweise ist Iridomyrmecin der Sexuallockstoff der Wespenweibchen. Während ausgewachsene Fliegen zwei Geruchsrezeptoren haben, die alle drei Substanzen aus dem Wespenduft wahrnehmen können, fehlt bei den Larven einer der beiden Rezeptoren. Sie nehmen daher nur einen der Wespendüfte wahr, das Sexualpheromon Iridomyrmecin.

Die Ergebnisse zeigen erneut, wie hochspezifisch einzelne Duftrezeptoren in Drosophila sein können. Die Wissenschaftler hatten in früheren Versuchen bereits alle Rezeptoren mit einer Vielzahl von Düften getestet. Einzelne Rezeptoren konnten jedoch nicht aktiviert werden, weshalb die Forscher vermuteten, dass es sich um sehr spezifische Rezeptoren handeln müsse. Sie überlegten, welche Düfte für die Fliegen und ihr Überleben in der Natur besonders wichtig sein könnten und testeten so auch den Geruch parasitischer Wespen.

„Bis vor kurzem war man der Meinung, dass die meisten Düfte über mehrere Rezeptoren wahrgenommen werden und jeder Rezeptor von einer Vielzahl von Düften gereizt wird. Aus dem Aktivierungsmuster der verschiedenen Rezeptoren kann die Fliege dann auf Umgebungsdüfte schließen. Die Erkenntnisse aus unserem Labor haben jedoch gezeigt, dass zumindest ein Teil des Geruchssystems der Fliege hochspezifisch ist. Düfte, die besonders wichtig sind, werden nicht über das generelle System wahrgenommen und verrechnet, sondern haben jeweils einen eigenen Kanal. Das scheint zu bewirken, dass Feindabwehr, Erkennung von gefährlichen Bakterien (Geosmin), oder die besten Eiablageplätze (Limonen) nicht durch weitere Umgebungsdüfte gestört werden“, sagt Markus Knaden, der zusammen mit Bill Hansson die Untersuchungen geleitet hat.

Die Stärke dieser Studie liegt darin, dass sie mehrere Beweisführungslinien miteinander kombiniert, die auf chemischen und physiologischen Analysen sowie Verhaltensexperimenten mit Fliegen und Larven beruhen. So konnten die Wissenschaftler zeigen, dass Taufliegen im Laufe der Evolution gelernt haben, den Duft der Parasiten zu ihrem Vorteil zu nutzen und sich so besser schützen können.

Dies ist umso bedeutsamer, als es sich um ein angeborenes Merkmal handelt, denn die getesteten Fliegen waren vorher nie in der Nähe parasitischer Wespen gewesen und kannten ihren Duft nicht. Vier weitere Drosophila-Arten zeigten das gleiche Vermeidungsverhalten gegenüber dem Wespenduft.

Dass die Taufliegen ihre Feinde an deren Sexuallockstoff erkennen, ist ein besonderer evolutionärer Schachzug, der Drosophila einen Vorteil verschafft, auf den die Wespen nicht so leicht in einer Gegenanpassung reagieren können, denn die Abgabe dieses Duftstoffes ist für ihre Fortpflanzung unverzichtbar. [AO]

Originalveröffentlichung:
Ebrahim, S. A. M., Dweck, H. K. M., Stökl, J., Hofferberth, J. E., Trona, F., Weniger, K., Rybak, J., Seki, Y., Stensmyr, M. C., Sachse, S., Hansson, B. S., Knaden, M. (2015). Drosophila avoids parasitoids by sensing their semiochemicals via a dedicated olfactory circuit. PLoS Biology. DOI: 10.1371/journal.pbio.1002318
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1002318

Weitere Informationen:
Dr. Markus Knaden, Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Straße 8, 07745 Jena, Tel. +49 3641 57-1421, E-Mail mknaden@ice.mpg.de

Kontakt und Bildanfragen:
Angela Overmeyer, M.A., Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Hans-Knöll-Str. 8, 07743 Jena, +49 3641 57-2110, E-Mail overmeyer@ice.mpg.de

Download von hochaufgelösten Fotos über http://www.ice.mpg.de/ext/downloads2015.html

Weitere Informationen:

http://www.ice.mpg.de/ext/evolutionary-neuroethology.html?&L=1 (Abteilung Evolutionäre Neuroethologie)
http://www.ice.mpg.de/ext/971.html?&L=1 ("Direktschaltung im Fruchtfliegenhirn: STOPP, diese Nahrung ist verdorben", Pressemeldung vom 7.12.2012)
http://www.ice.mpg.de/ext/1052.html?&L=1 ("Vorliebe für Orangen schützt Fruchtfliegen vor Parasiten", Pressemeldung vom 5.12.2013)

Angela Overmeyer | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Krebsdiagnostik: Pinkeln statt Piksen?
25.05.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Kugelmühlen statt Lösungsmittel: Nanographene mit Mechanochemie
25.05.2018 | Technische Universität Dresden

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Kugelmühlen statt Lösungsmittel: Nanographene mit Mechanochemie

25.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics