Diversität und Evolution der Duft- und Geschmacksrezeptoren in den stechenden Wespen, Ameisen und Bienen (Hymenoptera: Aculeata)

• Antragsteller: Dr. Ewald Große-Wilde; Professor Dr. Oliver Niehuis
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 328103412

Die Kenntnis der chemischen Zusammensetzung der Umwelt ist für das Überleben eines jeden Organismus von hoher Bedeutung. Chemische Sinne dienen u. a. dem Aufsuchen und der Abschätzung der Qualität von Nahrung, Eiablageorten und Fortpflanzungspartnern. Staatenbildende Insekten, wie z. B. Ameisen, nutzen chemische Botenstoffe zur Etablierung sozialer Verhaltensweisen. Den Insekten dienen dabei drei Gruppen von Rezeptoren der Perzeption der chemischen Umwelt: olfaktorische (Ors), gustatorische (Grs) und ionotrope. Während letztere in Anzahl und Aminosäuresequenz i. d. R. konserviert sind, besitzen einige Insekten ungewöhnlich umfangreiche Or- und Gr-Repertoire, allen voran Ameisen und Bienen. Dieser Umstand wird im Zusammenhang mit einer in eusozialen Gemeinschaften größeren Notwendigkeit gesehen, viele unterschiedliche chemische Botenstoffe (z. B. Spurpheromone) differenzieren zu können. Die Charakterisierung der Chemorezeptoren weniger nicht-eusozialer Wespen hat jedoch ergeben, dass auch parasitoid lebende Arten umfangreiche Rezeptorrepertoire besitzen können. Da die Chemorezeptoren bisher keiner einzigen mit den eusozialen Bienen und Wespen nahe verwandten Linie der Hautflügler untersucht worden sind, besteht Unklarheit, inwiefern die Rezeptordiversität der Bienen und Ameisen überhaupt ein abgeleitetes Merkmal dieser beiden Gruppen darstellt.Unser Forschungsprojekt zielt darauf ab, die Entstehung der Vielfalt von Ors und Grs in jener Gruppe der Hautflüglern erstmals umfassend zu rekonstruieren, aus welcher Ameisen und Bienen hervorgegangen sind: Stechimmen (Aculeata). Die erwarteten Ergebnisse werden Aufschluss darüber geben, wann und im Zusammenhang mit welchen Lebensstilveränderungen Or- and Gr-Repertoire Expansionen erfahren haben. Sie werden darüber hinaus neue Hinweise liefern können, ob Ors der 9-Exon-Untergruppe an der Perzeption kutikulärer Kohlenwasserstoffe maßgeblich beteiligt sind. Wir werden die Chemorezeptoren von 23 Stechimmen (darunter Repräsentanten aller großen Linien der Aculeata, auch solcher mit parasitoider Lebensweise) sowie einer mit den Stechimmen nahe verwandten Legimme erstmals charakterisieren. Dazu werden wir Daten aller transkribierten Rezeptoren in chemosensorisch aktiven Geweben mit genomischen Daten abgleichen. Grundlage werden u. a. Genome von elf solitär lebenden Hautflüglern sein, die wir eigens in Vorarbeiten sequenziert haben. Um genomische Daten auch zu Arten zu erhalten, deren Genome nicht sequenziert sind, werden wir zusätzlich eine DNA-Anreicherungsmethode anwenden. Diese könnte in Zukunft erlauben, Gen-Repertoire vergleichend auch in Arten zu untersuchen, deren Genome aufgrund ihrer erheblichen Größe nicht kostengünstig sequenziert werden können. Die Erkenntnisse aus unserem Forschungsvorhaben sind somit nicht nur für Evolutionsbiologen und Evolutionäre und Chemische Ökologen von Interesse, sondern auch für Wissenschaftler aus verschiedenen Bereichen der Vergleichenden Genomik.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen