Der Einfluss von Migration und Populationssubstrukturierung auf lokale Anpassung und die Dynamik der Koevolution in Sozialparasitensystemen
Final Report Abstract
In diesem Forschungsprojekt wurden die koevolutlven Prozesse zwischen sozialparasitischen sklavenhaltenden Ameisen und ihren Wirtsarten näher analysiert. Vergleichend wurden dabei zwei verschiedene Systeme aus Nordamerika (Protomognathus americanus und zwei Temnothorax Arten als Wirte) und Europa (Harpagoxenus sublaevis und zwei Leptothorax Arten als Wirte) untersucht. Neben dem Selektionsdruck ist das evolutive Potential der Arten entscheidend, um das Auftreten und die Stärke der lokalen Anpassungsprozesse zu erklären. Populationsgenetische Untersuchungen aller sechs Arten zeigten eine hohe genefische Variabilität bei gleichzeitiger starker Strukturierung der Populationen an. Dabei waren die Unterschiede zwischen den Arten gering. Es konnten auch nur wenige größere geographische Muster aufgedeckt werden, die die nacheiszeitliche Besiedlungsgeschichte der Arten erhellen. Hohe genetische Variation bei gleichzeitigem eingeschränktem Genfluss zwischen den Gebieten bietet jedoch ideale Vorraussetzungen für lokale Adaptation. In der Tat konnten verhaltensbiologische, ökologische und chemische Untersuchungen koevolutive Anpassungen in beiden Systemen aufzeigen. Der europäische Sozialparasit H. sublaevis beutet in vielen Gebieten zwei Leptothorax Wirtsarten gleichzeitig aus. Ökologische Untersuchungen zeigten den Selektionsdruck auf beide Wirte auf und dass eine Art deutlich stärker parasitiert wird. Chemische Analysen wiesen aber auch auf die Schwierigkeit hin sich an zwei chemisch extrem unterschiedliche Wirte anzupassen. Der Sklavenhalter verwendet erfolgreich ein Drüsensekret, um Wirtsverhalten zu manipulieren. Die beiden Wirtsarten unterschieden sich in ihrer Reaktion auf diese chemische Waffe, die zu dem in einigen Gebieten besser funktionierte. Einen ähnlichen Befund ergaben Raubzugsexperimente. Verhaltensuntersuchungen am nordamerikanischen System erbrachten einen unenwarteten Befund: Sklavenrebellion! Raubzüge von sklavenhaltenden Ameisen - obligaten Sozialparasiten, welche Arbeiterinnen einer anderen Art ausbeuten, um die eigenen Nachkommen großzuziehen - verursachen hohe Fitnesskosten bei ihren Wirten. Die Wirtsarten entwickelten deshalb Abwehrstrategien, um eine Parasitisierung zu umgehen. Lange Zeit wurde jedoch angenommen, dass die Selektion nicht am Verhalten versklavter Wirtsarbeiterinnen angreifen kann. Wenn Sklaven streiken, würde dies nur zu weiteren Raubzügen führen, um mehr Sklaven zu erbeuten. Es wurde angenommen, dass Sklaven sich in einer evolutionären Falle befinden, gegen die sie nicht rebellieren könnten. Wir konnten jedoch zeigen, dass Temnothorax Sklaven P. americanus Puppen regelmäßig töten, anstatt sich um die Parasitenbrut zu kümmern. Diese Tötungen führen zu kleineren Sklavenhalterkolonien, welche seltener Raubzüge ausführen. Die Vernichtung von Parasitenbrut kann also die indirekte Fitness der Sklaven erhöhen, wenn benachbarte Wirtskolonien mit ihnen verwandt sind. Erfolgsberichte in den Publikumsmedien: Schriftmedien: 1) Science News (13. September 2009); Artikel von Susan Milius „Slave ants rebel" http://www.sciencenews.org/view/aeneric/id/35309/title/Slave_ants_rebel 2) Die Welt (29. November 2008) Ganzseitiger Artikei von Michael Miersch: „Ein Haufen Pioniere" http://www.welt.de/die-welt/article2801511/Ein-Haufen-Pioniere.html 3) Berliner Illustrierte Zeitung (30. November 2008) 4) Ganzseitiger Artikel von Michael Miersch: „Sie sind wie wir" 5) Skandinavisches Wissenschaftsjournal lllustreret Videnskab (Januar 2009) Artikel von Allan Baggeso „Slavemyrer gor opror mod bortforere" http://vwvw.lllvld.dk/Crosslink.isp?d=103&a=147&id=1550 7 6) Süddeutsche Zeitung (Hochschulseite, vom 19. Februar 2009) Zwei Artikel von Christiane Funke: „Wenn Sklavenhalterinnen ihre Puppen verlieren" und „Anpassungsmeister unter der Lupe" 7) Liebes Land (Monatszeitschrift, Ausgabe Februar 2009 Mehrseitiger Artikel von Manuela Huber „Tierische Seilschaften" 8) New Scientist (8. April 2009) Artikel von Jessica Griggs: http://www.newsclentlst.com/article/ mg20227034.400-slave-ants-keep-a-taste-for-revenge.html 9) Artikel von Boris Bellanger im französischen Wissenschaftsmagazin „Science & Vie" über den Sklavenrebellionsartikel bei Evolution in Vorbereitung Radio und Fernsehen: 1) Planet Wissen (SWR) „Ameisen" 1-stündige Sendung mit Interview ausgestrahlt am 24. April 2008 http://www.planet-wissen.de/pw/Artlkel E4D4D4B6B33474B6E0340003BA5E0905.html 2) National Public Radio: Earth and Sky Series (23. September 2008) von Lindsay Patterson „Baby-killing ant nannies rebel against captors" http://www.earthskv.orq/radloshows/52768/babvkilling-ant-nannies-rebelagainst-captors 3) Science Update from AAAS, Potcast von Bob Hirshon (5. November 2009): „Slave ants revolt", http://www.scienceupdate.com/show.php?date=20081105
Publications
- 2009. First evidence for slave rebellion: Enslaved ant workers systematically kill the brood of their social parasite Protomognathus americanus. Evolution 63: 1068 -1075
Achenbach, A., Foitzik, S.
