Die Evolution von altruistischen Arbeitern bei Termiten und ihre molekularen Grundlagen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Judith Korb
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501764160

Eusoziale Insekten, wie Honigbienen und Ameisen, sind Lehrbuch-Beispiele für soziale Evolution. Sie sind charakterisiert durch eine reproduktive Arbeitsteilung mit einem oder ein paar sich fortpflanzenden Tieren, während die übrigen Koloniemitglieder alle anderen Aufgaben wie Brutpflege und Verteidigung übernehmen. Dies ähnelt der Aufgabenteilung in Vielzellern mit Zellen spezialisiert in Fortpflanzung (Keimbahn) und somatischen Geweben, die alle anderen Aufgaben übernehmen. Entsprechend wurden soziale Insekten auch als ‚Superorganismen‘ bezeichnet und die Evolution von Eusozialität als eine ‚Major Evolutionary Transition‘ (große evolutionäre Transition) betrachtet. Termiten, die zweite große Linie eusozialer Insekten, wurde weniger untersucht. Sie werden alle als eusozial klassifiziert, da sie Königinnen und Könige sowie sterile Soldaten haben. Allerdings variiert der Grad des Arbeiter-Altruismus stark zwischen verschiedenen Linien. Er reicht von (i) totipotenten ‚falschen Arbeitern‘, die sich in Geschlechtstiere entwickeln und (ii) nicht-sterilen ‚wahren Arbeitern‘ mit reduziertem Fortpflanzungspotenzial zu (iii) sterilen ‚wahren Arbeitern‘. Nur Arten mit sterilen ‚wahren Arbeitern‘ können als ‚Major Evolutionary Transition‘ betrachtet werden. Das Auftreten dieser verschiedenen Arbeitertypen assoziiert mit der sozialen Komplexität und Ökologie der Arten. Allerdings ist die evolutionäre Geschichte des Arbeiteraltruismus unklar. Phylogenetische Rekonstruktionen ergaben ein mehrdeutiges Signal zwei alternativer Hypothesen mit gleicher Parsimonie. Auch andere Merkmale, wie die Entwicklung, liefern keine klaren Antworten. Deshalb gibt es eine fast 40-jährige Debatte um die evolutionäre Geschichte der Evolution von Termiten-Sozialität, die auf diesen beiden Hypothesen basiert. Wir möchten mit Hilfe von Genom- und Transkriptom-Studien die molekularen Mechanismen aufdecken, die der Arbeiterentwicklung zugrunde liegen. Indem wir entscheidende Arten mit unterschiedlichem Grad an Arbeiter-Altruismus über die Termitenphylogenie hinweg untersuchen, werden wir homologe Gen-Regulations-Netzwerke identifizieren. Diese werden es uns ermöglichen, die evolutionäre Geschichte des Arbeiter-Altruismus abzuleiten, die beiden alternativen Hypothesen zu testen und so eine langjährige Kontroverse beizulegen. Unsere Studie bietet auch die seltene Möglichkeit die Geschichte einer ‚Major Evolutionary Transition‘ zu verfolgen. Zudem erlaubt sie in zukünftigen Untersuchungen ökologische Merkmale Übergängen zu zuordnen und so möglich Triebkräfte der sozialen Evolution zu abzuleiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen