Die Fortpflanzungs- und Paarungsstrategien der Fächerflügler (Insecta: Strepsiptera): neue Erkenntnisse zur Reproduktionsbiologie einer rätselhaften Insektenordnung
Systematik und Morphologie der Tiere
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Traumatische Paarung ist eine ungewöhnliche und bizarre Form der Kopulation, da sie Verletzungen des Sexualpartners beinhaltet. Sie ist selten, tritt aber bei wenigen Insektengruppen in verschiedenen Formen auf. Es handelt sich um eine Form des sexuellen Konflikts und kann das Ergebnis intensiver innerartlicher männlicher Konkurrenz sein. Die beiden bekanntesten Beispiele für diese Art der Fortpflanzung sind Bettwanzen (Heteroptera: Cimicoidea) und Fächerflügler (Strepsiptera). Tatsächlich dienen beide Insektengruppen als Lehrbuchbeispiele für traumatische Insemination, eine Form der traumatischen Paarung, die zur Injektion von Spermien führt. Es blieb jedoch offen, ob traumatische Insemination der allgemeine Kopulationsmodus der Strepsiptera ist. Auch andere Aspekte der Fortpflanzungsbiologie von Fächerflüglern sind aufgrund fehlender Experimente und Beobachtungen weitgehend unklar, etwa ob Weibchen von einem oder mehreren Männchen befruchtet werden oder ob Weibchen Merkmale entwickelt haben, um traumatische Insemination zu erschweren oder zu tolerieren. Unter Verwendung mehrerer Bildgebungstechniken konnten wir das Durchdringen des weiblichen Integuments durch den Penis visualisieren und so klären, wie und wo dieser Prozess stattfindet, und die Tatsache etablieren, dass Strepsiptera tatsächlich traumatische Insemination und nicht eine andere Form der traumatischen Paarung durchführen. Wir haben etabliert, dass traumatische Paarung in der Gruppe phylogenetisch weit verbreitet ist und wahrscheinlich den ursprünglichen Kopulationsmodus darstellt (Grundplan). Unter Verwendung von μCT-basierten 3D-Rekonstruktionen und konfokaler Laserscan-Mikroskopie stellten wir fest, dass das Integument der Weibchen reich an dem elastomeren Protein Resilin ist und an den Stellen der männlichen Penetration lokal verdickt ist. Mikroindentationsexperimente zeigten, dass durch diese Verdickung höhere Kräfte erforderlich sind, um vom Penis durchdrungen zu werden. Da die Verdickung des Integuments das männliche Paarungsverhalten nicht zu behindern scheint, interpretieren wir die weiblichen Merkmale als Toleranz: Sie reduzieren wahrscheinlich den Schaden durch die Verletzung und den Hämolymphverlust und verbessern die Wundversiegelung. Unter Verwendung von Vaterschaftstests stellten wir fest, dass die Nachkommen eines einzigen Weibchens bis zu vier Väter haben können und Fächerflügler somit nicht generell monandrisch sind. Anlockungs- und interspezifische Paarungsexperimente in Verbindung mit einer geometrisch-morphometrischen Analyse der Penisformen legen nahe, dass das bei Stylops beschriebene Paragenitalorgan (Struktur an der die Penetration stattfindet), eine wahrscheinliche Autapomorphie der Stylopidae, eine präzygotische Paarungshürde darstellt. Wir haben unsere Ergebnisse in vier Manuskripten niedergeschrieben, von denen drei inzwischen in international begutachteten Zeitschriften veröffentlicht wurden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Have female twisted-wing parasites (Insecta: Strepsiptera) evolved tolerance traits as response to traumatic penetration?. PeerJ, 10, e13655.
Jandausch, Kenny; Michels, Jan; Kovalev, Alexander; Gorb, Stanislav N.; van de Kamp, Thomas; Beutel, Rolf Georg; Niehuis, Oliver & Pohl, Hans
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‘Stab, chase me, mate with me, seduce me’: how widespread is traumatic insemination in Strepsiptera?. Biological Journal of the Linnean Society, 140(2), 206-223.
Jandausch, Kenny; van de Kamp, Thomas; Beutel, Rolf G.; Niehuis, Oliver & Pohl, Hans
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Polyandry and sperm competition in two traumatically inseminating species of Strepsiptera (Insecta). Scientific Reports, 14(1).
Jandausch, Kenny; Wanjura, Nico; Escalona, Hermes; Sann, Manuela; Beutel, Rolf G.; Pohl, Hans & Niehuis, Oliver
