Ultimate und proximate Aspekte des räumlichen Lernens bei einen individuell fouragierenden sozialen Insekt

• Antragstellerin: Professorin Dr. Susanne Foitzik, seit 1/2023
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453687543

Lernen, ein Prozess, der zur Verhaltensänderung durch Erfahrung führt, spielt bei vielen Tieren eine wichtige Rolle. Lernen kann Arbeitsleistungen von Aktivitäten verbessern und auch die Fitness von Tieren erhöhen. Fouragieren ist ideal, um Lernen zu untersuchen, da Tiere regelmäßig auf Nahrungssuche gehen und ihr Verhalten an Umweltveränderungen anpassen müssen. In unserem multidisziplinären Projekt fokussieren wir auf den Link zwischen Fouragieren, Lernen und Genexpression, eine Kombination, die so selten untersucht wurde. Wir haben wichtige Wissenslücken identifiziert, die wir schließen wollen, in dem wir folgendes analysieren (1) die proximaten, molekularen Mechanismen des Lernprozesses. (2) Vergessen, insb. der adaptive Informationsverlust, der so wichtig wie Lernen sein kann, jedoch selten untersucht wurde (3) den adaptive Wert räumlichen Lernens unter Konkurrenzbedingungen. Obwohl Konkurrenz ökologische und evolutionäre Prozesse antreibt, wurde der Wert des Lernens unter Konkurrenz bei Tieren noch nicht gezeigt. Wir schlagen vor, diese Aspekte an einer individuell foragierenden Ameise, Cataglyphis niger, zu untersuchen. Wir konnten zeigen, dass C. niger Arbeiterinnen den Weg durch ein Labyrinth lernen und sich diese räumliche Information über zwei Wochen merken können. Wir haben langjährige Erfahrung mittels Transkriptomik und epigenetische Inhibitoren, Gene und epigenetische Regulatoren zu identifizieren, die Verhalten zugrunde liegen. Wir schlagen eine Versuchsreihe vor, um (1) Veränderungen in der Genexpression, den Histonmodifikationen oder der DNA Methylierung zu identifizieren, die mit Lernen und Vergessen verknüpft sind. Wir erwarten, dass die Inhibierung epigenetischer Prozesse das Lernvermögen einschränkt und zu rascheren Vergessen führt. (2) Die Verhaltensmechanismen des Vergessens sind entweder ein passiver Verfall oder ein aktiver, der retroaktive oder proaktive Interferenzen umfasst, also das Erlernen neuer Information mit dem Gedächtnis oder mit alter Information im Gedächtnis interferiert. Wir kombinieren ein Labor- mit einem Feldexperiment, um zu analysieren, ob Lernen und Vergessen Fitnessvorteile in der Natur bringen kann (3) Wir testen den interaktiven Einfluss der Koloniegröße und des Lernens auf den Foragiererfolg unter Konkurrenz. Wir sagen voraus, dass kleinere Kolonien größere auskonkurrieren können, wenn Arbeiterinnen gelernte räumliche Informationen nutzen, um Nahrungsquellen zu lokalisieren. Unsere Befunde werden von Interesse für verschiedene Wissenschaftsbereiche sein – von der Verhaltensökologie, über die experimentelle Psychologie bis zur molekularen Neurobiologie. Die Verhaltensexperimente werden vom israelischen Antragsteller durchgeführt, die genomischen und bioinformatischen Analysen von den Antragstellern in Deutschland. Überdies, dass wir schon gezeigt haben erfolgreich zusammenarbeiten zu können, präsentieren wir hier ein zielführendes Kooperationskonzept, in dem sich unsere Expertisen ideal ergänzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Inon Scharf
• Ehemaliger Antragsteller: Romain Libbrecht, Ph.D., bis 1/2023