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Münster (upm/ch)

Käfer reagieren auf ihr soziales Umfeld

Wissenschaftler zeigen: Äußere Einflüsse setzen verborgene genetische Vielfalt frei
Rotbraune Reismehlkäfer in ihrem Element: in Mehl<address>© Robert Peuß, Institut für Evolution und Biodiversität</address>
Rotbraune Reismehlkäfer in ihrem Element: in Mehl
© Robert Peuß, Institut für Evolution und Biodiversität

Rotbraune Reismehlkäfer sind unscheinbare Insekten, die sich in Lebensmitteln vermehren können und daher als Schädlinge bekannt sind. Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) haben nun auf molekularer Ebene gezeigt, wie empfindlich diese Tiere gegenüber Stress in ihrem sozialen Umfeld sind: Auf verletzte Artgenossen reagieren die unverletzten Tiere mit dem Ankurbeln ihres Immunsystems und Veränderungen ihrer genetischen Ausstattung. Verletzte Käfer sind ein subtiler Stressfaktor, da ihre Anwesenheit ein Indiz für eine Gefahr in der Umgebung und mögliche verletzungsbedingte Infektionen ist.

Die Studie der Wissenschaftler vom Institut für Evolution und Biodiversität der WWU ist in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Proceedings of the Royal Society B" veröffentlicht. Ein Ergebnis: In Gegenwart ihrer verletzten Artgenossen erzeugen die Immunzellen der Käfer mehr Phenoloxidase. Dieses Enzym spielt bei Insekten unter anderem eine Rolle bei der Heilung von Verletzungen des Chitinpanzers. Dieser Effekt der sogenannten "sozialen Immunantwort" war zuvor nur von sozialen Insekten wie Honigbienen und Ameisen bekannt. "Außerdem haben wir erstmals nachgewiesen: Durch äußere Einflüsse – in diesem Fall durch die Anwesenheit verletzter Artgenossen – wird ein 'molekularer Schalter' umgelegt, der die verborgene genetische Vielfalt der gesunden Käfer freisetzt", berichtet Prof. Dr. Joachim Kurtz, Leiter der Studie.

Verborgene genetische Unterschiede kommen zum Tragen

Durch das Umlegen des "molekularen Schalters" produzieren die gesunden Käfer in Gegenwart der verletzten Tiere weniger "Hitzeschock-Protein 90" ("Hsp90"). Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich genetisch bedingte Unterschiede anderer wichtiger Proteine in Gegenwart von Hsp90 nicht bemerkbar machen, weil Hsp90 die Struktur der Proteine stabilisiert. Fallen die Hitzeschock-Proteine weg, kommen die genetischen Unterschiede zum Tragen. "Beispielsweise könnten an der Immunabwehr beteiligte Proteine davon betroffen sein", mutmaßt Joachim Kurtz. "Denkbar wären aber auch andere Prozesse, bis hin zu Verhaltensänderungen, die die Überlebenschancen in einer gefährlichen Umgebung verbessern."

Zum Hintergrund: Die Vielfalt der genetischen Ausstattung unterschiedlicher Individuen ist eine Voraussetzung für die Anpassung an veränderte Umweltbedingungen im Laufe der Evolution. Jedoch kann eine genetische Ausstattung, die in einer anderen Umgebung optimal wäre, unter den gegebenen Bedingungen eine Bürde für seinen Träger sein. Ein Mechanismus, der dieses Dilemma lösen könnte, ist die verborgene genetische Vielfalt. Das bedeutet: Verschiedene Individuen besitzen trotz unterschiedlicher genetischer Ausstattung die gleichen Eigenschaften (den gleichen Phänotyp). Genetische Unterschiede machen sich erst dann bemerkbar, wenn sich die Umweltbedingungen ändern. Sobald die Unterschiede "phänotypisch sichtbar" werden, unterliegen sie der Selektion und damit der Evolution.

 

Originalpublikation:

Peuß R., Eggert H., Armitage S. A. O. und Kurtz J. (2015): Downregulation of the evolutionary capacitor Hsp90 is mediated by social cues. Proceedings of the Royal Society B; Published 18 November 2015. DOI: 10.1098/rspb.2015.2041

 

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