Geglückte Integration: Gene von drei Arten in einem Ameisenstaat

PRESSEMELDUNG
Geglückte Integration: Gene von drei Arten in einem
Ameisenstaat
Frankfurt, den 12. Juli. 2011. Drei Arten von Ernteameisen finden sich nicht nur
nebeneinander in einem Lebensraum, sondern auch in gemischten Staaten. Obwohl sie
nicht nahe verwandt sind, kommt es regelmäßig zu Kreuzungen. Warum diese Tiere die
Artgrenze ignorieren, untersucht ein internationales Wissenschaftlerteam der
Universitäten Innsbruck, Wien, Parma und Queensland sowie des Senckenberg
Museums für Naturkunde Görlitz.
Ein Staat – eine Art. Vermischung von Kolonien verschiedener Ameisenarten galt bisher als
seltene Ausnahme. Drei Arten der Gattung Messor leben aber nicht nur ausnahmsweise in
Gemeinschaft. In Italien beobachteten Ameisenexperten, dass sowohl mehrere Arten mit
verschiedenen Königinnen in einer Kolonie hausen, als auch Individuen herumkrabbeln, die
weder dem einen noch dem anderen Volk eindeutig zuzuordnen sind. Das ist bemerkenswert,
da bei nicht nah verwandten Arten eine Vermischung von Genen, die so genannte
Hybridisierung, sehr selten ist.
Das macht den Effekt umso interessanter für die Wissenschaftler. Die Vermischung
verschiedener Spezies kann eine wirkungsvolle Strategie der Natur sein, um neue
Eigenschaften in den Arten zu etablieren und damit das Überleben zu erleichtern.
Hybridisierung – bisher als Ausnahme oder Unfall betrachtet – rückt immer mehr in den Fokus
der Evolutionsforschung. „Denn was genetisch und im sichtbaren Bauplan der Nachkommen
aus Kreuzungen geschieht, hilft Fragen zur Artabgrenzung, -entstehung und -beständigkeit zu
klären“, sagt Ameisenexperte Bernhard Seifert vom Senckenberg Museum für Naturkunde
Görlitz.
Dass Ameisen die Wissenschaftler direkt in die Werkstatt der Evolution blicken lassen können,
liegt an ihrer Art sich fortzupflanzen und zu leben. Es gibt in einem Staat tausende von
Geschwistertieren, da jede Ameisenkönigin ständig Nachwuchs erzeugt. Aus befruchteten
Eiern entwickeln sich weibliche Tiere, die Arbeiterinnen. Männliche Ameisen, die Drohnen,
schlüpfen aus unbefruchteten Eiern. Sie sind haploid, das bedeutet, sie haben jedes Gen nur
einmal, nämlich so wie es in der Eizelle angelegt war. Wegen des einfachen
Chromosomensatzes unterliegen gerade die Männchen einem enorm hohen Selektionsdruck.
Wenn ihre Gene nicht zusammen passen, kann dies nicht wie beim diploiden Weibchen durch
das homologe Chromosom ausgeglichen werden. Dieser „Männchenfaktor“ führt neben der
großen Zahl an Nachkommen zu einer erhöhten Evolutionsgeschwindigkeit.
Eine enorm hohe und permanente Reproduktionsrate zusammen mit dem haploiden Gensatz
der Drohnen, der die Anzahl genetischer Varianten beschränkt, ist es also, was bei Ameisen
die Experimente der Evolution sichtbar macht. Quasi im Zeitraffer ist sichtbar, was die Arten
formt. Bei kaum einer anderen Tiergruppe kann man dies in ähnlicher Weise nachvollziehen,
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weil diese zum Beispiel nur wenige Nachkommen und wochen- oder gar jahrelange
Generationsdauern haben.
Um das Beziehungsgeflecht der Messor-Ameisen zu klären, betrachtete das Forscherteam
die Tiere nicht nur molekularbiologisch sondern auch morphologisch. Nur eine Kombination
dieser Methoden ergibt ein Untersuchungssystem, dass die Verwandtschaftssituation im Staat
abbilden kann. Denn genetisch muss in einer Ameise nicht allein das drin stecken, was von
außen zu sehen ist. Außerdem kommen Variationen im Erscheinungsbild von Individuen einer
Art vor.
Ernteameisen sind schon aus der Bibel durch die weisen Sprüche des Königs Salomo
bekannt. Alle Ameisen der Gattung Messor ernähren sich bevorzugt von Pflanzensamen, die
sie in ihren Bau tragen und dort zerlegen und zu einem Brei zerkauen. In ihrer Lebensweise
sind sie sich also ähnlich, doch die drei Arten Messor minor, Messor wasmanni und Messor
capitatus unterscheiden sich deutlich in ihrer Körpergröße, Färbung und Ausbildung
bestimmter Merkmale. Für die Forscher war es wichtig, zu klären, wie nah diese Arten
verwandt sind und dann wie stark sie sich vermischen. Je entfernter die Verwandtschaft, umso
unwahrscheinlicher die Kreuzung – so die Theorie.
Und in der Tat herrscht zwischen zwei der Arten ein stetiger genetischer Austausch, aber auch
die dritte bleibt nicht außen vor. Insgesamt enthielt nur ein Teil der Kolonien im
Untersuchungsgebiet Hybride. Meist sind dann zwei Arten vermischt. Doch in einigen Fällen
sind sogar die Gene von drei Arten im gleichen Nest vorhanden: Die Wissenschaftler stellten
Mischlinge der Arten M. minor und M. wasmanni zusammen mit reinerbigen M. capitatus fest.
Wie es zu Ameisen-WGs und -kreuzungen kommt, ist noch nicht sicher bekannt. Möglich ist
zum Beispiel, dass die räumliche Nähe im selben Lebensraum zu Irrtümern beim
Hochzeitsflug oder zur Adoption fremder Königinnen durch einen bestehenden Staat führt –
aber auch andere Erklärungsmöglichkeiten sind denkbar.
Außerdem interessiert die Wissenschaftler nun, welche Vorteile die drei Ameisenarten aus der
Vermischung ziehen. Bei Roten Waldameisen der Formica rufa-Gruppe ist bekannt, dass
Hybriden Eigenschaften beider Elternarten in sich vereinigen. Sie können dadurch an
bestimmte Lebensräume besser angepasst sein als die reinerbigen Ameisen, von denen sie
abstammen. (rba)
Die Studie „Mixed colonies and hybridisation of Messor harvester ant species (Hymenoptera:
Formicidae)“ ist unlängst in der Fachzeitschrift „Organisms, Diversity & Evolution“ im Springer
Verlag erschienen.
Weitere Veröffentlichungen zum Thema:
Seifert, B., Kulmuni, J., Pamilo, P. (2010): Independent hybrid populations of Formica
polyctena X rufa wood ants (Hymenoptera: Formicidae) abound under conditions of forest
fragmentation. - Evolutionary Ecology 24/5:1219-1237.
Kulmuni, J., Seifert, B., Pamilo, P. (2010): Segregation distortion causes large-scale
differences between male and female genomes in hybrid ants. - PNAS 107(16): 7371 - 7376.
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Pressekontakt:
Dr. Bernhard Seifert
Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Görlitz
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(zur Zeit im Ausland)
Pressestelle Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
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Pressebild:
M.structor trägt einen Platanensamen (c) B.Seifert/Senckenberg
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