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 Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?
16.01.2017 | Leibniz-Institut für Neurobiologie

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: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie