Genetische, chemische und verhaltensbiologische Untersuchung zur Evolution von sexuellen Signalen in parasitoiden Wespen

• Antragsteller: Dr. Jan Büllesbach
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427879779

Eine der wichtigsten Fragen in der gesamten Evolutionsbiologie ist wie neue Arten entstehen können. Die Entwicklung und Aufrechterhaltung von Barrieren zu interspezifischer Reproduktion wird weithin als die wichtigste treibende Kraft in der Artbildung postuliert. Generell wird hier zwischen zwei Barriere Typen unterschieden, je nachdem ob sie vor (präzygotisch) oder nach (postzygotisch) der Bildung einer interspezifischen Zygote als reproduktiver Isolationsmechanismus wirken.In dem Insekt Model System Nasonia, ein Komplex parasitoider Erzwespen-Arten von entscheidender Bedeutung für die Landwirtschaft als selektive biologische Schädlingsbekämpfer, steht gut untersuchte postzygotische Isolation weit weniger gut erschlossener präzygotischer Isolation gegenüber. Flächendeckende Infektionen mit artspezifischen Wolbachia Bakterien verhindern einen Großteil der Hybridisierungen zwischen den vier bis jetzt beschriebenen Nasonia Arten. Jedoch kann durch antibiotische Behandlung der Wolbachia Infektionen die Fähigkeit zur Hybridisierung zwischen den verschiedenen Nasonia Arten wieder hergestellt werden. Das weist nicht nur auf experimentell zugängliche und überwindbare präzygotische Isolation hin, sondern stellt auch ein extrem nützliches Forschungswerkzeug für die Erschliessung der genetischen Architektur komplexer adaptiver Merkmal-Unterschiede dar.In meinen voangegangen Studien konnte ich zeigen, dass kutikuläre Kohlenwasserstoffe (KKW) im Nasonia Arten Komplex als von den Männchen unterscheidbare artspezifische weibliche Sexual Pheromone funktionieren, ein Hinweis auf beginnende präzygotische Isolation. Interessanterweise jedoch entdeckte ich bei einer bestimmten Art einen offensichtlich kürzlichen evolutionären Sprung, der die weiblichen KKW Profile aus dem Perzeptions-Spektrum der Männchen verlagert hat, die wiederum eine potentiell ancestrale Attraktion ausschliesslich zu KKW Profilen von Weibchen anderer Arten behalten haben.Wir haben nun die einzigartige Möglichkeit, diesen höchst ungewöhnlichen evolutionären Sprung genetisch, chemisch und verhaltensbiologisch zu untersuchen um die Hauptkomponenten dieses sexuellen Signal-Systems zu entschlüsseln und einen holistischen Blick auf die zugrunde liegenden Mechanism zu erhalten. Wir werden analytische Chemie, Verhaltenstests, quantitative Genetik und funktionelle Genomik kombinieren um die Signal-Komponenten der KKW Profile zu identifizieren, deren genetische Basis bestimmen und die molekularen und evolutionären Mechanismen analysieren, die zu deren Differenzierung zwischen den einzelnen Nasonia Arten geführt haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen