Posted in: Biologie, Paläontologie 15. April 2014 12:11 Weiter lesen →

Millionen Jahre alte Symbiose

Seit Millionen von Jahren leben Bienenwölfe, die zur Familie der Grabwespen gehören, mit speziellen Bakterien in Symbiose. Das Bündnis besteht offenbar seit mindestens 68 Millionen Jahren. Die Weitergabe der Bakterien von der Mutter an den Nachwuchs wird streng kontrolliert, um unerwünschte Mikroorganismen auszuschließen.

Bienenwolf_MPI-CE_400 Männlicher Bienenwolf (Philanthus pulcherrimus) in seinem Territorium. Foto: Martin Kaltenpoth, MPI chem. Ökol.

Der Europäische Bienenwolf (Philanthus triangulum) jagt Honigbienen und lagert diese als Nahrung für ihren Nachwuchs in Erdhöhlen ein. In den Antennen der Insekten und auf den Kokons ihrer Larve waren bereits in früheren Untersuchungen Bakterien der Gattung Streptomyces nachgewiesen worden. Diese produzieren einen Cocktail aus neun verschiedenen Antibiotika und halten damit schädliche Pilze und andere Erreger von der sich entwickelnden Larve im Kokon fern. Damit wenden die Grabwespen eine Strategie an, die vergleichbar mit der in der Humanmedizin angewandten Kombinationsprophylaxe ist.

Wie alt und fest das Bündnis zwischen Insekten und Bakterien ist, haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena und der Universität Regensburg zusammen mit US-amerikanischen Forschern entdeckt. Sie erstellten einen Stammbaum der verschiedenen Bienenwolf-Arten und ihrer Symbiosepartner. Demnach hat die Symbiose zwischen Insekten und Streptomyces-Bakterien ihren Ursprung bereits in der späten Kreidezeit, genauer gesagt vor 68 bis 110 Millionen Jahren. Etwa 170 Wespenarten leben heute in Symbiose mit diesen Bakterien.

Antenne_Bienenwolf_MPI_CE_400 Querschnitt durch die Antenne eines Bienenwolf-Weibchens mit symbiotischen Streptomyces-Bakterien (hellblau angefärbt). Foto: Martin Kaltenpoth, MPI chem. Ökol.

Der Vergleich der Wespen- und Bakterien-Stammbäume ergab, dass die Symbionten aller Bienenwolfarten sehr nahe miteinander verwandt sind. Ihre stammesgeschichtliche Entwicklung verlief jedoch nicht parallel zu der ihrer Wirte, was bei einer perfekten Übertragung der Symbionten auf die Nachkommen aber zu erwarten wäre. „Dieses Muster weist darauf hin, dass Bienenwölfe gelegentlich ihre Bakterien durch andere ersetzen, allerdings immer nur durch Symbionten einer anderen Bienenwolfart“, sagt Martin Kaltenpoth, Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe Insektensymbiose. „Obwohl auch freilebende, mit den Symbionten nahe verwandte Bakterien im Lebensraum von Bienenwölfen häufig anzutreffen sind, können diese die Symbionten offenbar nicht dauerhaft verdrängen.“

Wie aber können Bienenwölfe die Beziehung zu ihren speziellen Lebenspartnern langfristig aufrechterhalten? Um das herauszufinden entfernten die Forscher mit einem speziellen Verfahren die Symbionten aus einigen Bienenwölfen und infizierten sie anschließend entweder mit ihrem natürlichen Symbionten oder mit einem freilebenden Bakterium. Während sich beide Mikroorganismen in der Wespenantenne vermehrten, wurde nur der natürliche Symbiont erfolgreich an den Nachwuchs weitergegeben.

„Die Weitergabe anderer – möglicherweise schädlicher – Mikroorganismen zu verhindern könnte wichtig sein, um den Larvenkokon vor Infektionen zu schützen. So können Bienenwölfe sicherstellen, dass ihre Nachkommen den richtigen Partner zu ihrer Verteidigung bekommen“, sagt Erhard Strohm von der Universität Regensburg. Unbekannt ist noch, wie Bienenwölfe die Übertragung anderer Bakterien an ihren Nachwuchs selektiv blockieren können.

Forschung: Martin Kaltenpoth, Erhard Strohm u.a.; veröffentlicht in „Proceedings of the National Academy of Sciences“, April 2014, DOI: 10.1073/pnas.1400457111

WWW:
Max-Planck-Forschungsgruppe Insektensymbiose
Der Bienenwolf (Wikipedia)

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