Wie Prachtbienen Parfüms unterscheiden

Parfümiert auf die Balz

Prachtbienen (Euglossini) sind eine der wichtigsten Gruppen bestäubender Insekten in den Tropen der Neuen Welt. Eine große Besonderheit ist das Verhalten der Männchen, in ihrer Umwelt Duftstoffe zu sammeln und diese in speziellen Hinterbeintaschen zu einem Parfüm zu kombinieren, das sie beim Balzverhalten wieder freisetzen.

Die Quellen der Duftstoffe sind unter anderem Blüten, Pilze und verrottende Früchte. Männchen aller Prachtbienenarten bilden solche Parfüms, allerdings unterscheiden sich diese Düfte in ihrer chemischen Zusammensetzung, auch zwischen nah verwandten Arten.

Die Parfüms der Männchen zweier äußerlich fast identischer Schwesterarten aus Mittelamerika unterscheiden sich vor allem in einer Hauptkomponente des Parfüms, dem 2-Hydroxy-6-nona-1,3-dienyl-benzaldehyd (HNDB).

Eine Art – Euglossa dilemma – reichert es an, die andere – Euglossa viridissima – nicht. In der jetzt veröffentlichten Studie hat das amerikanisch-deutsche Team untersucht, auf welchen genetischen Mechanismen das beruhen könnte.

Arten mischen sich nicht

Zunächst überprüften die Forscher mit populationsgenetischen Methoden, ob sich die beiden Arten überall in ihrem Verbreitungsgebiet ausschließlich innerhalb der Art fortpflanzen. „Wir sprechen davon, dass sie reproduktiv isoliert sind, und zwar auch in Bereichen, in denen beide Arten vorkommen“, erklärt Dr. Philipp Brand.

„Das war der Fall, obwohl in geringem Maße Genfluss nachgewiesen werden konnte“, so der Wissenschaftler, der die Arbeiten an der Universität Kalifornien in Davis bei Prof. Dr. Santiago Ramírez durchführte und inzwischen an die Rockefeller University gewechselt ist.

Anschließend suchten die Forscherinnen und Forscher per Genomsequenzierung nach Stellen im Erbgut, die zwischen den Arten besonders unterschiedlich sind.

„Dabei sind uns vor allem zwei Cluster von Genen aufgefallen, die für sogenannte Geruchsrezeptoren kodieren, also für die Proteine, die in den Antennen von Insekten für die Duftwahrnehmung verantwortlich sind“, erläutert Privatdozent Dr. Thomas Eltz vom Lehrstuhl Evolutionsökologie und Biodiversität der Tiere der RUB. Ein Gen, der Geruchsrezeptor OR41, zeigte besonders große Unterschiede, sodass die Forscher es für funktionelle Untersuchungen auswählten.

Geruchsrezeptoren sind spezialisiert

Dazu veränderten die Forscher die Taufliege Drosophila genetisch so, dass sie in ihren Antennen eine der beiden Varianten des Prachtbienenrezeptors benutzten. Diese Fliegen untersuchten sie dann mit elektrophysiologischen Methoden auf ihre Geruchswahrnehmung.

„Die Empfindlichkeit gegenüber einer Palette von Testsubstanzen unterschied sich stark“, so Eltz. Der Rezeptor aus der Bienenart Euglossa viridissima, die kein HNDB sammelt, vermittelte eine breite Empfindlichkeit für viele verschiedene Duftstoffe inklusive HNDB. Der Rezeptor der Bienenart Euglossa dilemma, die HNDB sammelt, sprach dagegen ausschließlich auf HNDB an. „Die Geruchswahrnehmung ist also auf Rezeptorebene spezialisiert – was die Spezialisierung auf Ebene der männlichen Parfüme widerspiegelt“, erklären die Forscher.

Weitere Untersuchungen sollen zeigen, ob auch die Parfümpräferenz der Prachtbienenweibchen von HNDB und OR41 beeinflusst ist.

Förderung

Die Arbeiten wurden gefördert durch einen UC Mexus Dissertation Research Grant, die David and Lucile Packard Foundation, die National Science Foundation und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Originalveröffentlichung

Philipp Brand, Ismael A. Hinojosa-Díaz, Ricardo Ayala, Michael Daigle, Carmen L. Yurrita Obiols, Thomas Eltz, Santiago R. Ramírez: The evolution of sexual signaling is linked to odorant receptor tuning in perfume-collecting orchid bees, in: Nature Communications 2020, DOI: 10.1038/s41467-019-14162-6, https://www.nature.com/articles/s41467-019-14162-6

Pressekontakt

Privatdozent Dr. Thomas Eltz
Lehrstuhl Evolutionsökologie und Biodiversität der Tiere
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 176 22002837
E-Mail: thomas.eltz@rub.de

Dr. Philipp Brand
Laboratory of Neurophysiology and Behavior
Rockefeller University (vormals UC Davis)
New York
USA
Tel.: +1 917 692 7797
E-Mail: pbrand@mail.rockefeller.edu

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Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 176 22002837
E-Mail: thomas.eltz@rub.de

Philipp Brand, Ismael A. Hinojosa-Díaz, Ricardo Ayala, Michael Daigle, Carmen L. Yurrita Obiols, Thomas Eltz, Santiago R. Ramírez: The evolution of sexual signaling is linked to odorant receptor tuning in perfume-collecting orchid bees, in: Nature Communications 2020, DOI: 10.1038/s41467-019-14162-6, https://www.nature.com/articles/s41467-019-14162-6