Ameisen – ein Erfolgsmodell der Evolution

Die Rolle der Genregulation in der Plastizität von Verhalten und Lebenserwartung

Abstract

Genregulation spielt eine entscheidende Rolle für evolutive Anpassungsprozesse. Epigenetische Regulatoren steuern nicht nur die Entwicklung von mehrzelligen Organismen, sondern erlauben es ihnen auch, als Reaktion auf Umweltfaktoren unterschiedliche Merkmale oder Phänotypen auszuprägen. Soziale Insekten – besonders Ameisen – könnten dabei als Modell für diese phänotypische Plastizität dienen. So unterscheiden sich Königinnen und Arbeiterinnen zwar meist nicht in ihrem Genotyp, aber in ihrer Genexpression, die im Laufe ihrer Entwicklung zu unterschiedlicher Morphologie, Physiologie, Verhalten und Lebensspanne führt. Die Genregulation, also das An- und Ausschalten von Genen, hat dabei eine wichtige Bedeutung nicht nur für die Kastendifferenzierung, sondern auch bei der vielfältigen Arbeitsteilung in Ameisenstaaten. Ameisen sind soziale Insekten, in deren Kolonien sich Königin und Arbeiterinnen verschiedene Aufgaben wie Fortpfanzung, Brutpfege, Nestbau und Futtersuche aufteilen. Histonmodifkationen, DNAMethylierung und nicht-kodierende RNAs sind dabei wichtige Regulatoren der Genexpression. Die Aktivität von Kandidatengenen wie das Brutpfegegen Vitellogenin-like-A oder auch Genen für Geruchsrezeptoren steuert dabei die Verhaltensspezialisierung von Arbeiterinnen. Diese können via RNAi in ihrer Aktivität verändert werden, wodurch ihre Funktion in der Regulierung der Arbeitsteilung experimentell überprüft werden kann. Auch Parasiten können die Genexpression und den Phänotyp von Ameisen beeinfussen. So führt eine Infektion durch einen Bandwurm zu einer Lebensverlängerung bei einer einheimischen Ameisenart. Die Larve dieses Bandwurms – dessen manipulative Funktionen derzeit erforscht werden – gibt Eiweißstoffe in seinen Ameisenwirt ab. Die hier beschriebene Forschung fndet im Rahmen des interdisziplinären DFG-Graduiertenkollegs 2526 GenEvo statt, welches die Rolle der Genregulation in der Evolution und die Evolution der regulatorischen Prozesse selbst erforscht.