Foto: Daniel Kronauer

Lise-Meitner-Forschungsgruppe Sozialverhalten

Woran wir forschen

Wir untersuchen, wie sich die soziale Organisation auf die Dynamik von Krankheiten auswirkt. Unser Ziel ist es, Eigenschaften von sozialen Gruppen zu identifizieren, die sie vor Erkrankung schützen. Unsere Forschung kombiniert Laborexperimente mit lebenden Ameisenkolonien, computergestützte Analysen des individuellen und kollektiven Verhaltens sowie molekulare Ansätze.

Forschung

Es wird angenommen, dass soziale Tiere besonders anfällig für Infektionskrankheiten sind, da das enge Zusammenleben in Gruppen mit häufigen Interaktionen zwischen den Gruppenmitgliedern die Verbreitung von Krankheitserregern erleichtert. Die Theorie sagt voraus, dass die Krankheitsdynamik zu einem großen Teil von der Zusammensetzung und dem sozialen Interaktionsnetzwerk einer Gruppe abhängt, allerdings gibt es bisher nur wenige empirische Daten. 

Unsere Forschung verfolgt einen experimentellen Ansatz, um zu untersuchen, wie sich Krankheiten in sozialen Gruppen ausbreiten und ob die soziale Organisation die Übertragung von Krankheiten minimieren kann. Unser Ziel ist es, den Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung einer sozialen Gruppe, der Struktur ihres Interaktionsnetzwerks und ihrer Krankheitsanfälligkeit zu verstehen. Zu diesem Zweck verwenden wir ein soziales Insektenmodellsystem, die klonale Räuberameise Ooceraea biroi, deren ungewöhnliche Biologie eine präzise experimentelle Kontrolle über verschiedene Aspekte der Gruppenzusammensetzung ermöglicht. Wir entwickeln und verwenden automatisierte Verhaltensanalysen, um zu untersuchen, wie Kolonien mit unterschiedlicher Zusammensetzung (z.B. genetisch, demographisch) das Verhalten auf individueller und sozialer Ebene regulieren, und wenden experimentelle Infektionen an, um herauszufinden, wie dies wiederum die Krankheitsresistenz auf Gruppenebene beeinflusst.

System

Unser Studiensystem, die klonale Räuberameise Ooceraea biroi (früher: Cerapachys biroi), kombiniert die reichhaltige Sozialbiologie der Ameisen mit einem hohen Maß an experimenteller Zugänglichkeit. Diese Art weist eine ungewöhnlich einfache soziale Organisation auf: Im Gegensatz zu anderen Ameisen haben klonale Raubameisenkolonien keine Königinnen, sondern bestehen aus Arbeiterinnen, die sich asexuell und synchron fortpflanzen und diskrete Kohorten genetisch nahezu identischer Arbeiterinnen produzieren. Diese einzigartige Biologie bietet maximale experimentelle Kontrolle über Alter und Genotyp auf individueller und Gruppenebene. Weitere Vorteile dieses Systems sind eine kürzere Generationszeit im Vergleich zu anderen sozialen Insekten und die Tatsache, dass kleine Kolonien von nur einem Dutzend Arbeiterinnen voll funktionsfähig sind.

Methoden

Wir haben ein Untersuchungs-Setup entwickelt, das über 100 experimentelle Kolonien gleichzeitig überwachen kann. Dafür verwenden wir eine spezielle Software, die jede Ameise in jeder Kolonie verfolgt, um das individuelle Verhalten und die Muster der sozialen Interaktionen auf Kolonieebene in groß angelegten Experimenten zu quantifizieren.
Parallel dazu entwickeln und verwenden wir Protokolle, um Ameisen mit verschiedenen lebenden Krankheitserregern zu infizieren und deren Übertragung auf andere Koloniemitglieder zu überwachen.

Schließlich untersuchen wir die mechanistischen Grundlagen des krankheitsrelevanten Sozialverhaltens durch experimentelle Manipulationen der Immunaktivität, molekulare Ansätze und durch Zusammenarbeit mit chemischen Ökologinnen und Ökologen.

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