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Freitag, 20.01.2017
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Natürliche Feinde erhalten die Vielfalt

Warum sind Arten mit ungeschlechtlicher Vermehrung genetisch divers?

Darwins Prinzip des „Survival of the fittest“ besagt, dass sich langfristig die bestangepassten Formen durchsetzen – auch innerhalb einer Art. Als Folge nimmt die genetische Vielfalt, besonders bei Arten mit ungeschlechtlicher Fortpflanzung, immer weiter ab – theoretisch. Praktisch aber sind gerade diese Populationen oft sehr divers. Wie Schweizer Forscher jetzt in der Fachzeitschrift „Biology Letters“ berichten, spielen dafür die natürlichen Feinde eine Schlüsselrolle.
Natürliche Populationen von Lebewesen mit ungeschlechtlicher Fortpflanzung bestehen häufig aus einer Vielzahl verschiedener Klone. Überraschenderweise unterscheiden sich diese in ökologisch wichtigen Merkmalen, wie beispielsweise ihrer Wachstumsrate oder ihrer Anfälligkeit auf Krankheitserreger und natürliche Feinde. Aus Sicht der Evolutionsbiologie ist dies erstaunlich, da man erwarten würde, dass sich jeweils die fittesten, also die am besten an die Bedingungen angepassten, Klone durchsetzen. Dadurch müsste im Laufe der Zeit die genetische Vielfalt und damit auch die Anzahl verschiedener Klone in der Population immer geringer werden.

Blattläuse

Blattläuse

Blattlaus gegen Wespe


Es gibt allerdings eine Ausnahme: Genetische Vielfalt kann dann erhalten werden, wenn sich die Umweltbedingungen rasch ändern und je nach Umwelt jeweils andere Klone einen Vorteil besitzen. Man spricht in diesem Fall von einer Genotyp - Umwelt-Interaktion. Diese Idee ist etabliert und im Modell bestätigt, überzeugende Beispiele sind jedoch selten. Die aktuelle Studie von Christoph Vorburger vom Zoologischen Institut der Universität Zürich, liefert nun solch ein Beispiel an Hand von Blattläusen und parasitischen Schlupfwespen. Die Parasitoiden sind wichtige natürlich Feinde der Blattläuse und werden erfolgreich in der biologischen Schädlingsbekämpfung eingesetzt.

Ihr Lebensstil ist – nach menschlichen Maßstäben ziemlich brutal und erinnert an die «Aliens» aus der gleichnamigen Hollywood-Produktion: Die Wespen legen ein einzelnes Ei in eine Blattlaus. Daraus schlüpft eine Larve, welche die lebende Blattlaus von innen vertilgt, aber erst ganz zu Ende der Entwicklung umbringt. Aus der «mumifizierten» Blattlaus schlüpft schliesslich die fertige Wespe.


Verschiebungen in der Klon-Häufigkeit


Der Forscher führte sein Experiment an experimentellen Populationen der grünen Pfirsichblattlaus (Myzus persicae) durch, die sich aus zehn verschiedenen Klonen zusammensetzten. Diese Populationen entwickelten sich für acht Wochen, das entspricht rund 6-8 Generationen, entweder ohne Parasitoide, in der Gegenwart einer wenig infektiösen Schlupfwespe (Diaeretiella rape), oder in der Gegenwart einer sehr infektiösen Schlupfwespe (Aphidius colemani). Mittels genetischer Fingerabdrucke konnte am Ende dieser Periode festgestellt werden, wie sich die genetische Zusammensetzung dieser Populationen im Verlaufe des Experiments verändert hatte.

Das Ergebnis: Schon ohne Parasitoide kam es in dieser kurzen Zeit zu deutlichen Verschiebungen. Einige Klone nahmen deutlich zu, andere verschwanden fast. Im Vergleich dazu bewirkte die Gegenwart von D. rapae nur wenige Änderungen. Ein besonders anfälliger Klon nahm ab statt zu, ein besonders resistenter war plötzlich sehr erfolgreich.

Resistenter Klon setzt sich durch


Dramatisch war die Veränderung in der Gegenwart der sehr infektiösen Schlupfwespe A. colemani: Der resistenteste Klon, kein besonders erfolgreicher Klon in der Abwesenheit von Parasitoiden, setzte sich vollständig durch. Alle anderen Klone starben fast oder vollständig aus. Besonders interessant war, dass der resistenteste als einziger der getesteten Klone einen fakultativen Endosymbionten namens Regiella insecticola besass. Das ist ein Bakterium, das im Innern der Blattläuse lebt, aber für das Überleben der Blattläuse nicht unbedingt erforderlich ist.

Es könnte also sein, dass dieser „einflussreiche Passagier'“für die extrem hohe Resistenz verantwortlich ist – ein Phänomen, das schon für andere Bakterien beschrieben wurde. Damit verschafft das Bakterium diesem Blattlaus-Klon - und somit sich selber - einen Vorteil, wenn der Selektionsdruck durch Parasitoide gross ist.

Insgesamt zeigte der Versuch deutlich, dass Selektion durch Parasitoide die Konkurrenzfähigkeit verschiedener Blattlaus-Klone stark verändert. Stetige Veränderungen des Selektionsdrucks durch Parasitoide scheinen darum entscheidend zur Erhaltung der genetischen Diversität bei ihren Wirten beizutragen.
(Universität Zürich, 07.09.2007 - NPO)
 
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