Wie Pheromone das Familienleben steuern: Chemische Kommunikation in Totengräberfamilien

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Matthias Schott; Professorin Dr. Sandra Steiger; Privatdozent Dr. Johannes Stökl; Dr. Heiko Vogel
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung seit 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226182846

Sozialleben kommt in vielen Formen und Facetten. Eine wichtige soziale Kerneinheit ist die Familie, der Zusammenschluss von einem oder zwei Elternteilen mit ihren Nachkommen. Temporäres Familienleben ist im Tierreich ein weit verbreitetes Phänomen und kommt nicht nur bei Wirbeltieren, sondern auch bei einer Vielzahl von Invertebraten vor. Die Evolution des Familienlebens führt zu neuartigen sozialen Umgebungen, in denen es zu Interaktionen zwischen Eltern, Geschwistern und Nachkommen kommt. Insbesondere die Evolution von Kommunikationsprozessen wird als wesentlich für die Integrität der Familieneinheit und die Koordination der Interaktionen zwischen den Familienmitgliedern angesehen. Obwohl chemische Kommunikation bei Tieren weit verbreitet ist, ist unser Verständnis der Evolution sozialer Pheromone und der beteiligten sensorischen Systeme im Familienkontext noch sehr begrenzt. Der Kontrast zwischen den umfangreichen Forschungsarbeiten über eusoziale Insekten und dem begrenzten Wissen über chemische Kommunikation bei "subsozialen" Arten ist dabei drastisch. Um diese Wissenslücke zu adressieren, zielt das von uns vorgeschlagene Projekt darauf ab, die Mechanismen, Funktionen und die Evolution der chemischen Kommunikation innerhalb eines Familienkontextes zu erforschen und zu entschlüsseln, wie familiäre Interaktionen die Pheromonfreisetzung beeinflussen. Hierzu nutzen wir Aaskäfer, einschließlich der Totengräber, als Modellsystem. Wir werden zunächst den Zusammenhang zwischen der Evolution des Familienlebens und der kommunikativen Komplexität anhand der Dichte der Antennensensillen und der Zusammensetzung der kutikulären Lipidprofile untersuchen. Des Weiteren werden wir ein zuvor identifiziertes bedeutendes Sozialpheromon von Totengräberkäfern verwenden (Methylgeranat), das sowohl von Erwachsenen als auch von Larven abgegeben wird, um dessen Wahrnehmung, Produktionsort, genetische Grundlagen der Biosynthese, seine sozial bedingte Modulation und seine Auswirkung auf die Fitness der Familienmitglieder zu untersuchen. Unser Projekt kombiniert dabei eine Reihe von Methoden, darunter Rasterelektronenmikroskopie, die Ableitung einzelner Sensillen (single sensillum recording), Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie und gewebespezifische RNAseq. Die erwarteten Ergebnisse können nicht nur unser Verständnis der chemischen Kommunikation im Zusammenhang mit dem Familienleben vertiefen, sondern auch unser allgemeines Wissen über die Evolution von Signalprozessen bei sozialen Tieren bereichern und erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen