Chemische Kommunikation

Dr. Astrid T. Groot und ihre Forschungsgruppe

Heliothis-Paarung im Freiland, © MPI CE / S. Hänniger

Sexuelle Anziehungskraft ist der erste Schritt dahingehend, wer sich mit wem paart. Somit spielt die Evolution der Sexualkommunikation eine zentrale Rolle im Prozess der Speziation. Dennoch ist nur sehr wenig darüber bekannt, was Individuen dazu bewegt, ihre Paarungspräferenzen zu ändern; außerdem weiß man auch nicht, ob sich die Veränderung der sexuellen Anziehungskraft zuerst entwickelt und die Populationen auseinander treibt, oder ob eine solche Veränderung auftritt, nachdem Populationen sich aufgrund von ökologischen Faktoren bereits getrennt haben. Nachtfalter sind ideale Tiere, um diese Fragestellung zu untersuchen, da sie durch den Einsatz chemischer Signale, die Pheromone genannt werden, kommunizieren und die Bestandteile dieser Pheromone bei vielen Spezies bekannt sind.

Unsere Untersuchungen konzentrieren sich auf zwei Hauptfragen:
      I) Was ist die genetische Grundlage intraspezifischer Variation in der Sexualkommunikation?
und
     II) Welche Umweltfaktoren beeinflussen die Variation in der Sexualkommunikation?

Unsere Forschung kann in drei Hauptfelder unterteilt werden:

Weibliche Pheromondrüse bei Heliothis virescens, © MPI CE / C. Borgwardt

Wir haben die genetische Grundlage weiblicher Sexualpheromonsignale und männlicher Antworten auf diese Signale untersucht, indem wir Kreuzungsexperimente zwischen eng verwandten Arten und Rassen durchgeführt haben. Wir haben herausgefunden, dass die Signal- und Antwortmerkmale von unterschiedlichen Genen (QTL, Quantitative Merkmalsloci) kontrolliert werden, die in unterschiedlichen Regionen des Genoms angesiedelt sind. Da Signal und Antwort genetisch unabhängig sind, wirft dies die Frage auf, wie sie sich zusammen verändern können, d. h. wie sie sich koevolutionär verhalten können. Wir versuchen, Einsichten zu gewinnen, wie diese Koevolution auftritt, indem wir die Gene und Umweltfaktoren identifizieren, die die Sexualsignale und -antworten beeinflussen. weiter >>>

Heliothis virescens - Raupe auf Kichererbsen-Blatt, © MPI CE / M. Marr

Generalistische Herbivoren ernähren sich von einer großen Vielfalt verschiedener Pflanzenarten, während spezialisierte Spezies sich auf eine kleine Zahl eng verwandter Wirtspflanzen beschränken. Weil Generalisten deshalb auf mehrere verschiedene Umgebungen treffen, werden ihre Larven wahrscheinlich mehr unterschiedlichen Arten von Stress ausgesetzt als die von Spezialisten. Stresssituationen, die zu einem frühen Lebenszeitpunkt (während der Larvenzeit) durchgemacht werden, könnten Auswirkungen auf das Verhalten im adulten Stadium, inklusive die Sexualkommunikation, haben. Wir vergleichen die unterschiedlichen Immunabwehrantworten einer generalistischen Spezies, Heliothis virescens, und die der eng verwandten Spezialistenspezies H. subflexa, sowie die Auswirkungen dieser verschiedenen Antworten auf deren Sexualkommunikation. weiter >>>

Spodoptera frugiperda auf Mais, © MPI CE / S. Hänniger

Eine Hypothese über generalistische Herbivoren ist, dass alle Individuen dieser Spezies Generalisten sind, d.h. alle Individuen können eine große Vielfalt an Wirtspflanzen fressen und mit einer Reihe verschiedener Arten umgehen. Eine alternative Hypothese ist, dass Generalistenspezies aus Spezialistenpopulationen bestehen, jede mit einer anderen Spezialisierung. Diese Spezialistenpopulationen können sich in ihrer Anpassung an Wirtspflanzen und bezüglich ihrer Pheromone unterscheiden. Bei Nachtfaltern der Familie Noctuidae könnte sexuelle Anziehungskraft von der Anwesenheit der Wirtspflanze abhängig sein. Die Weibchen könnten z.B. ihre Sexualpheromone nur produzieren und verteilen, wenn sie sich auf oder in der Nähe ihrer Wirtspflanze befinden. Die Anwesenheit von Volatilen der Wirtspflanze könnte auch die Anziehungskraft von Männchen auf Weibchen vergrößern. Durch die Untersuchungen an Mottenarten, in denen Anpassungen an verschiedene Wirte bestehen, d. h. Subpopulationen, die auf verschiedene Wirte spezialisiert sind, beurteilen wir mögliche Interaktionen zwischen Wirtspflanzenanpassung und Sexualkommunikation. weiter >>>