Untersuchungen zur Entschlüsselung des molekularen Mechanismus ehrlicher Signale bei einer niederen Termite

• Antragstellerin: Professorin Dr. Judith Korb
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 364672270

Helfer-Systeme von Vertebraten und soziale Insekten sind durch reproduktive Arbeitsteilung charakterisiert bei der reproduktive Tiere Nachkommen daran hindern sich fortzupflanzen. Dies geschieht oft durch chemische Substanzen. Bei Ameisen und Termiten geht man davon aus, dass kutikulare Kohlenwasserstoffe (CHCs) als ehrliche Signale wirken, die die ArbeiterInnen über die Fertilität der Königin informieren. Es gibt zwei prinzipielle proximate Mechanismen, um ehrliche Signalgebung/Kommunikation aufrechtzuerhalten. Ein Signal kann ein Handikap sein, dass teuer in seiner Herstellung ist, oder es kann ein Index sein, der nicht nachgeahmt werden kann, da seine Herstellung kausal an die Eigenschaft gekoppelt ist, über die es informiert. Wir möchten die Hypothese testen, dass Königinnen-CHCs Index-Signale sind, d.h. dass die Produktion der Königinnen-CHCs (Fertilitätsignal) direkt an molekulare Fortpflanzungs-Netzwerke (Fertilität) gekoppelt ist.Bei der niederen Termite Cryptotermes secundus konnten wir kürzlich ein Gen identifizieren (Neofem4), welches essenziell an der Herstellung der Königinnen-CHCs beteiligt ist. Dies erlaubt es erstmalig, die molekularen Netzwerke zu entschlüsseln, die der Fertilitätskommunikation zugrunde liegen. Wir stellen die Hypothese auf, dass die Expression von Neofem4 über hoch-konservierte molekulare Wege (genauer dem insulin-like signalling (IIS) - Juvenilhormon (JH) - Vitellogenin (Vg) Netzwerk) direkt an die Fertilität eines Individuums gekoppelt ist. In einer Kombination von endokrinen Experimenten und genetischen Studien möchten wir (a) den Juvenilhormontiter manipulieren, der als gonadotropes Hormon direkt die Fertilität beeinflusst und (b) die Neofem4 Expression mittel RNA Interferenz herabsetzen. Indem wir die Auswirkungen dieser Experimente auf das Verhalten, die chemische Kommunikation und die Genexpression (Transkriptomanalysen und quantitative realtime PCR) untersuchen, wird es uns möglich sich, (a) die Verbindungen zwischen Fertilität und Neofem4 Expression und (b) Netzwege unterhalb von Neofem4 sowie mögliche Feedback Loops aufzuschlüsseln.Diese Studie erweitert die Index-Hypothese der ehrlichen Signalgebung auf die molekulare Ebene und erlaubt es erstmalig, die Index-Hypothese konkret zu testen. Zusätzlich wird unsere Arbeit dazu beitragen, ein besseres Verständnis darüber zu erlangen, wie reproduktive Arbeitsteilung bei sozialen Insekten, den Lehrbuchbeispielen sozialer Evolution, aufrechterhalten wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen