Giftevolution in Raubfliegen: angewandte Funktionsmorphologie als integraler und komplementärer Bestandteil zu Venomics

• Antragsteller: Dr. Björn Marcus von Reumont
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere ; Biochemie und Physiologie der Tiere ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350520938

Giftevolution in Raubfliegen: angewandte Funktionsmorphologie als integraler und komplementärer Bestandteil zu VenomicsGifte sind in fast allen Tiergruppen konvergent entstanden. Die einzelnen Bestandteile, Toxine genannt, evolvierten vermutlich von Proteinfamilien, die normal physiologische Funktion besaßen. Gifte garantieren Arten ökologischen und evolutionären Erfolg. Sie werden zu Verteidigung, Angriff, Konkurrenz und Kommunikation verwendet. Trotz dieser großen Bedeutung von Giften ist die Evolution dieser und ihrer Toxine, aber auch die Evolution giftiger Arten in vielen Aspekten unklar. Dies betrifft auch die Giftapparate und ihre genaue Funktionsweise und Anatomie.Die prominenteste räuberische Gruppe innerhalb der ökonomisch wichtigen Fliegen sind die Raubfliegen. Über diese wurde bereits im 19ten Jahrhundert berichtet dass sie größere wehrhafte und giftige Beute jagen und paralysieren. Dies führte zu Annahmen, dass Raubfliegen starke Neurotoxine und Giftcocktails besitzen. Es bleibt jedoch unklar bis heute welche Toxine wo genau exprimiert werden in den zwei paarigen thorakalen und labialen Drüsen. Ebenfalls unklar bleitb wie stark die Morphologie der Drüsen in Raubfliegen variiert.Unser Projekt integriert erstmalig Funktionsmorphologie basierend auf Synchrotron Micro CT komplementär zu Venomik (moderne Wissenschaft der Giftevolution) um ein besseres Verständnis der Evolutionsprozesse zu ermöglichen, die solche Giftapparaten in Raubfliegen und Insekten hervorbrachten. Die Arbeiten finden im Rahmen eines laufenden Doktoranden-Projektes statt mit dem Titel: Comparative venom evolution of robber flies, Doktorandenförderplatz Leipzig, in welchem Transkriptomik und Proteomik angewandt werden um die Frage zu beantworten, ob charakteristische Toxine in Raubfliegen spezifisch sind für Beute-Generalisten oder Spezialisten.Ein Hauptziel des hier vorgestellten morphologischen Projektes ist die generelle Variation der potentiellen Giftdrüsen zwischen Raubfliegenarten zu erfassen, was einen neuen vergleichenden Aspekt darstellt. Die Labialdrüsen sind in stärkerem Fokus, da es sein könnte, dass diese als Hilfsdrüsen fungieren in welchen spezielle Toxine gebildet werden, ähnlich zu Schlangen. Dies ist ein komplett neuer Ansatz.Hauptfragestellung ist:Wie variieren die thorakalen und labialen Drüsen zwischen Arten bezogen auf Form und räumliche Anordnung?Ermöglichen spezielel Strukturen wie Muskulatur die Giftinjektion? Wie funktioniert das Giftdrüsensystem?Bedingt unterschiedliche Biologie der Raubfliegen, insbesondere Spezialisation auf wehrhafte Beute wie Hymenoptera, unterschiedliche Drüsen Morphologie?Gibt es signifikante Unterschiede zwischen Labialdrüsen verschiedener Arten und spiegeln sich diese in den Proteomik und Transkriptomik wieder?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen