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Die Chemie muss stimmen, heißt es. Und da ist etwas dran – zumindest die meisten Insekten nutzen chemische Signale um Partner zu finden. Bisher war man davon ausgegangen, dass nahe verwandte Arten ihre Sexualpheromone auf die gleiche Art und Weise produzieren. Doch nun haben Regensburger Forscher bei parasitischen Wespen entdeckt, dass dies auch anders sein kann.
Chemische Signale zur Partnerfindung, so genannte Sexualpheromone, sind für die meisten Insekten unverzichtbar. Die Biosynthese dieser Sexualpheromone erfolgt meist durch Abwandlungen bereits vorhandener Stoffwechselwege, die der Herstellung von wichtigen körpereigenen Stoffen dienen. Üblicherweise verwenden nahverwandte Arten die gleichen Biosynthesewege, um ihre Lockstoffe zu produzieren. Forscher der Universität Regensburg konnten nun gemeinsam mit Kollegen der TU Braunschweig und der Northern Illinois Universität zeigen, dass es bei nahverwandten Arten parasitischer Wespen aus der so genannten Nasonia-Gruppe im Laufe der Evolution zu einem Umschalten zwischen zwei basalen Stoffwechselwegen gekommen sein muss. Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Frontiers in Ecology and Evolution berichten, werden die männlichen Sexuallockstoffe aller bislang untersuchten Arten der Nasonia-Gruppe aus Fettsäuren synthetisiert. Männchen der Art Urolepis rufipes locken ihre Weibchen hingegen mit 2,6-Dimethyl-7-octen-1,6-diol an, welches auf dem Mevalonatweg synthetisiert wird und somit der diversen Stoffgruppe der Terpenoide zuzurechnen ist. Die chemische Verbindung war bislang als Insektenpheromon nicht bekannt.
Zur Synthese von körpereigenen Stoffen, verfügen Organismen über eine Reihe von grundlegenden Stoffwechselwegen, die im Laufe der Evolution erhalten geblieben sind und somit von Pflanzen und Tieren gleichermaßen genutzt werden. Stoffe, die speziellen Zwecken wie der chemischen Kommunikation dienen, werden häufig durch Abwandlungen dieser Stoffwechselwege synthetisiert. Nahverwandte Arten nutzen zur chemischen Kommunikation typischerweise auch chemisch verwandte Stoffe. Daher basiert die Biosynthese dieser Stoffe meist auf den gleichen Stoffwechselwegen und ein sprunghafter Übergang von einem Biosyntheseweg zum anderen ist bei diesen Arten sehr selten. So entstammen z. B. praktisch alle bekannten Sexuallockstoffe weiblicher Schmetterlinge dem Fettsäurestoffwechsel. Bislang ging man davon aus, dass dies auch für die Sexualpheromone von parasitischen Wespen der so genannten Nasonia-Gruppe gilt, denn alle bislang untersuchten Arten synthetisieren ihre Sexuallockstoffe aus ungesättigten Fettsäuren wie Ölsäure oder Linolsäure. Im Laufe ihrer über dreijährigen Forschungsarbeiten fanden die Forscher jedoch heraus, dass die nur zwei Millimeter großen Männchen von Urolepis rufipes einen anderen Weg gegangen sind und mit einem Terpenoid eine ganz andere Stoffklasse zur Partnerfindung nutzen. „Dieses Umschalten zwischen zwei basalen Stoffwechselwegen war für uns umso überraschender, als dass die Männchen von Urolepis rufipes ihr Pheromon wie die nahverwandten Nasonia-Arten in der Rektalblase produzieren und es auf exakt die gleiche Weise über die Analöffnung abgeben, um ihre Weibchen anzulocken“, sagt der Leiter der Studie, Prof. Dr. Joachim Ruther vom Institut für Zoologie der Universität Regensburg.
Darüber, warum die Männchen von U. rufipes das Rad praktisch neu erfunden haben, können die Forscher nur spekulieren. U. rufipes kommt in manchen Gegenden mit anderen Vertretern der Nasonia-Gruppe gemeinsam vor, so dass es in vergangenen Zeiten zu einer Überschneidung der chemischen Signale gekommen sein könnte. Das Umschalten zwischen Fettsäure- und Terpenoidstoffwechsel könnte somit im Laufe der Evolution zu einem neuen artspezifischen Code zur sexuellen Kommunikation geführt haben, um Fehlpaarungen mit anderen Arten zu vermeiden. „Um die Evolution der chemischen Kommunikation in der Nasonia-Gruppe besser verstehen zu können, müssen wir jedoch noch viel mehr Arten untersuchen und deren genaue Verwandtschaftsverhältnisse aufklären“, sagt Joachim Ruther.
Prof. Dr. Joachim Ruther
Institut für Zoologie
Universität Regensburg
Tel.: 0941 943-2151
E-Mail: Joachim.Ruther@ur.de
Joachim Ruther, Tyler Wittman, Christopher Grimm, Florian S. Feichtner, Sonja Fleischmann, Josef Kiermaier, Bethia H. King, Werner Kremer, Hans Robert Kalbitzer and Stefan Schulz “ Male Sex Pheromone of the Parasitoid Wasp Urolepis rufipes Demonstrates Biosynthetic Switch Between Fatty Acid and Isoprenoid Metabolism Within the Nasonia Group”, Frontiers in Ecology and Evolution (2019).
DOI: 10.3389/fevo.2019.00026
Weibchen der parasitischen Wespe Urolepis rufipes.
Prof. Dr. Joachim Ruther – Zur ausschließlichen Verwendung im Rahmen der Berichterstattung zu dieser Pressemitteilung.
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Chemie
überregional
Forschungsprojekte, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
Weibchen der parasitischen Wespe Urolepis rufipes.
Prof. Dr. Joachim Ruther – Zur ausschließlichen Verwendung im Rahmen der Berichterstattung zu dieser Pressemitteilung.
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