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Verführerische Düfte – Parasitische Wespen geben Einblick in die Evolution von Sexualpheromonen

14.02.2013
Ein Team von Forschern des Zoologischen Forschungsmuseums Alexander Koenig in Bonn, der Universität Regensburg, der Arizona State University in den USA und der Technischen Universität Darmstadt hat die Sexualpheromone parasitischer Wespen der Gattung Nasonia genauer untersucht und dabei neue Einblicke gewonnen, wie sich Sexualpheromone im Laufe der Evolution verändern. Die Ergebnisse ihrer jahrelangen Forschungsarbeit haben die Wissenschaftler jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Obwohl man schon lange weiß, dass Sexualpheromone im Tierreich eine bedeutende Rolle bei der Anlockung und Auswahl von Paarungspartnern spielen, ist überraschend wenig über die Evolution dieser verführerischen Botenstoffe bekannt.


Das Foto zeigt Nasonia vitripennis. Diese Art sieht der nahen verwandten Nasonia giraulti zum Verwechseln ähnlich.

Foto: Dr. Oliver Niehuis, ZFMK

Ein Team von Forschern des Zoologischen Forschungsmuseums Alexander Koenig in Bonn, der Universität Regensburg, der Arizona State University in den USA und der Technischen Universität Darmstadt hat nun die Sexualpheromone parasitischer Wespen der Gattung Nasonia genauer untersucht und dabei neue Einblicke gewonnen, wie sich Sexualpheromone im Laufe der Evolution verändern. Die Ergebnisse ihrer jahrelangen Forschungsarbeit haben die Wissenschaftler jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Bei der Partnersuche verlassen sich viele Insekten auf ihren Geruchssinn. Dabei nutzen sie Sexualpheromone, um Paarungspartner anzulocken. Diese Lockstoffe bestehen meist aus mehreren chemischen Komponenten, deren spezifische Zusammensetzung den Duft einer Art ergibt. Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass Individuen, die ein Sexualpheromon abgeben, das von der bewährten, also bereits von ihren unmittelbaren Vorfahren verwendeten Rezeptur abweicht, eine geringere Chance haben, einen Paarungspartner anzulocken und für sich zu gewinnen, als solche, die an der bewährten Rezeptur festhalten. Dieser Theorie zufolge sollte die Zusammensetzung chemischer Signale über lange Zeit unverändert bleiben. Deshalb fragten sich die Forscher, wie die enorme Vielfalt von Sexualpheromonen, die sich heutzutage finden lässt, überhaupt entstehen konnte und welche genetischen Veränderungen der Evolution neuer Pheromone zugrunde liegen.

Zur Beantwortung dieser Fragen untersuchten die Forscher die Sexualpheromone verschiedener Arten der Wespengattung Nasonia. Die Männchen dieser gerade einmal 1–2 mm kleinen parasitischen Insekten locken ihre Weibchen mit einem Sexualpheromon an, das sie in ihrem Enddarm produzieren. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Sexualpheromone aller bekannten Nasonia-Arten aus zwei Duftstoffkomponenten bestehen. Nur die Art Nasonia vitripennis verwendet zusätzlich eine dritte, neu hinzu gekommene Komponente.

Den Forschern gelang es, die Gene zu identifizieren, die für die Bildung dieser dritten Pheromonkomponente maßgeblich verantwortlich sind. Diese kodieren bestimmte Enzyme, sogenannte Alkoholdehydrogenasen. "Diese Enzyme ermöglichen die Synthese der neuen Duftstoffkomponente, indem sie die räumliche Struktur einer der beiden bereits vorhandenen Pheromonkomponenten verändern" erläutert Dr. Oliver Niehuis, Leiter des Molekularlabors am Zoologischen Forschungsmuseum Alexander Koenig in Bonn. Schalteten die Forscher diese Gene experimentell aus, verschwand die dritte Komponente aus dem Pheromon der behandelten Männchen.

In Verhaltensversuchen fanden die Wissenschaftler zudem heraus, dass die neue Duftstoffkomponente alleine nicht attraktiv auf Nasonia-Weibchen wirkt.

Worin liegt dann aber die Bedeutung der neuen Duftkomponente? "Erst in Kombination mit den anderen beiden Komponenten ermöglicht die neue Pheromonkomponente es den Weibchen von Nasonia vitripennis, arteigene Männchen von mancherorts im gleichen Lebensraum vorkommenden, nahe verwandten Arten zu unterscheiden" erklärt Prof. Dr. Joachim Ruther von der Universität Regensburg. Da Weibchen der Art Nasonia giraulti nicht zwischen dem neuen, aus drei Komponenten bestehenden Pheromon und dem ursprünglichen Zweikomponentengemisch unterscheiden, vermuten die Wissenschaftler, dass auch die Weibchen von Nasonia vitripennis zunächst nicht auf die neue Komponente im Pheromon reagiert haben, als diese erstmals auftrat. Erst eine spätere Anpassung ihres Geruchsinns dürfte es den Weibchen erlaubt haben, bei der Erkennung arteigener Paarungspartner von der neuen Komponente zu profitieren.

Die Studie gibt neue Einblicke in die Evolution chemischer Kommunikationssysteme. Sie zeigt, wie neue Sexualpheromone durch einfache Modifikationen bereits vorhandener Komponenten entstehen können, ohne dass dabei die ursprünglich übermittelte Information verloren geht.

Der Originalartikel unter:
www: http://www.nature.com
DOI: 10.1038/nature11838

Ansprechpartner für Medienvertreter:

Dr. Oliver Niehuis
Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig
Adenauerallee 160
Tel.: 0228 9122-356
Email: o.niehuis.zfmk@uni-bonn.de

Sabine Heine
Pressesprecherin
Tel.: +49 (0)228 9122 215
Fax: +49 (0)228 9122 213
E-Mail: s.heine@zfmk.de
Das Zoologische Forschungsmuseum Alexander Koenig (ZFMK) ist eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung des Ministeriums für Innovation, Forschung und Technologie des Landes Nordrhein-Westfalen. Als Leibniz-Institut für die Biodiversität der Tiere hat es einen Forschungsanteil von mehr als 75 %. Das ZFMK betreibt sammlungsbasierte Biodiversitätsforschung zur Systematik und Phylogenie, Biogeographie und Taxonomie der terrestrischen Fauna. Innovative Methoden- und Arbeitsansätze der molekularen Biodiversitätsforschung dienen auch Studien zur Nachhaltigkeit. Das ZFMK hat 89 fest angestellte Mitarbeiter, davon 37 Wissenschaftler. Studenten der Biologie werden in Kooperation mit der Universität Bonn ausgebildet. Die Ausstellung „Unser blauer Planet“ trägt zum Verständnis von Biodiversität unter globalen Aspekten bei.

Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 86 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung sowie drei assoziierte Mitglieder. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam.

Sabine Heine | idw
Weitere Informationen:
http://www.leibniz-gemeinschaft.de
http://www.nature.com

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