Sexuelle Kommunikation und Artbildung

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 vier Hauptfelder unterteilt werden:

 

Heliothis virescens, © IBED, UvA / Jan van Arkel

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. Wir analysieren weiterhin die Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaft im Darm und deren mögliche Bedeutung bei der Wahl der Wirtspflanze in verschiedensten Motten. weiter >>>

 

 

Circadiane Rhythmen der sexuellen Kommunikation bei Nachtfaltern

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

Viele Nachtfalterarten zeigen spezifische Tagesrhythmen in ihrer Paarungsaktivität: einige Arten sind früh in der Nacht aktiv, während andere spät in der Nacht aktiv sind. Die genetische Grundlage dieser allochronischen Differenzierung wurde bisher in keiner Art untersucht. Wir untersuchen die genetische Grundlage von allochronischer Differenzierung in den zwei Rassen des Nachtfalters Spodoptera frugiperda. more >>>

Postzygotische Isolation bei Nachtfaltern

Heliothis virescens  © IBED, UvA / Jan van Arkel

Die Enstehung neuer Arten basiert auf der Evolution von Reproduktionsbarrieren, welche den Genaustausch zwischen unterschiedlichen Populationen verhindern. Im Unterschied zu präzygotischen Isolationsbarrieren wirken postzygotische Barrieren nicht direkt auf die Individuen unterschiedlicher Populationen, sondern auf die entsthenden Hybriden, wenn die präzygotische Isolation unvollständig ist oder fehlt. Wir untersuchen die gentische Grundlage von Hybrid-Inkompatibilitäten in zwei verschiedenen Falterarten.