Ameisen-WG erlaubt Blick in die Werkstatt der Evolution

16. Juli 2011, 17:55
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Wissenschafter-Team untersuchte, warum Ameisen der Gattung Messor die Artgrenze ignorieren

Bisher galt für Ameisenkolonien: Ein Staat - eine Art. Vermischung verschiedener Ameisenarten innerhalb einer Kolonie galt als seltene Ausnahme. Nun aber haben Biologen in Italien beobachtet, dass sowohl mehrere Arten der Gattung Messor mit verschiedenen Königinnen in einer Kolonie hausen, als auch Individuen herumkrabbeln, die weder dem einen noch dem anderen Volk eindeutig zuzuordnen sind. Das ist bemerkenswert, da bei nicht nah verwandten Arten eine Vermischung von Genen, die so genannte Hybridisierung, sehr selten ist.

Das macht den Effekt umso interessanter für die Wissenschafter. Die Vermischung verschiedener Spezies kann eine wirkungsvolle Strategie der Natur sein, um neue Eigenschaften in den Arten zu etablieren und damit das Überleben zu erleichtern. Hybridisierung - bisher als Ausnahme oder Unfall betrachtet - rückt immer mehr in den Fokus der Evolutionsforschung. "Denn was genetisch und im sichtbaren Bauplan der Nachkommen aus Kreuzungen geschieht, hilft Fragen zur Artabgrenzung, -entstehung und -beständigkeit zu klären", sagt Ameisenexperte Bernhard Seifert vom Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz.

Blick in die Werkstatt der Evolution

Dass Ameisen die Wissenschafter direkt in die Werkstatt der Evolution blicken lassen können, liegt an ihrer Art sich fortzupflanzen und zu leben. Es gibt in einem Staat tausende von Geschwistertieren, da jede Ameisenkönigin ständig Nachwuchs erzeugt. Aus befruchteten Eiern entwickeln sich weibliche Tiere, die Arbeiterinnen. Männliche Ameisen, die Drohnen, schlüpfen aus unbefruchteten Eiern. Sie sind haploid, das bedeutet, sie haben jedes Gen nur einmal, nämlich so wie es in der Eizelle angelegt war. Wegen des einfachen Chromosomensatzes unterliegen gerade die Männchen einem enorm hohen Selektionsdruck. Wenn ihre Gene nicht zusammen passen, kann dies nicht wie beim diploiden Weibchen durch das homologe Chromosom ausgeglichen werden. Dieser "Männchenfaktor" führt neben der großen Zahl an Nachkommen zu einer erhöhten Evolutionsgeschwindigkeit.

Eine enorm hohe und permanente Reproduktionsrate zusammen mit dem haploiden Gensatz der Drohnen, der die Anzahl genetischer Varianten beschränkt, ist es also, was bei Ameisen die Experimente der Evolution sichtbar macht. Quasi im Zeitraffer ist sichtbar, was die Arten formt. Bei kaum einer anderen Tiergruppe kann man dies in ähnlicher Weise nachvollziehen, weil diese zum Beispiel nur wenige Nachkommen und wochen- oder gar jahrelange Generationsdauern haben.

Um das Beziehungsgeflecht der Messor-Ameisen zu klären, betrachtete das Forscherteam die Tiere nicht nur molekularbiologisch sondern auch morphologisch. Nur eine Kombination dieser Methoden ergibt ein Untersuchungssystem, dass die Verwandtschaftssituation im Staat abbilden kann. Denn genetisch muss in einer Ameise nicht allein das drin stecken, was von außen zu sehen ist. Außerdem kommen Variationen im Erscheinungsbild von Individuen einer Art vor.

Fortdauernder stetiger genetischer Austausch

Ernteameisen sind schon aus der Bibel durch die weisen Sprüche des Königs Salomo bekannt. Alle Ameisen der Gattung Messor ernähren sich bevorzugt von Pflanzensamen, die sie in ihren Bau tragen und dort zerlegen und zu einem Brei zerkauen. In ihrer Lebensweise sind sie sich also ähnlich, doch die drei Arten Messor minor, Messor wasmanni und Messor capitatus unterscheiden sich deutlich in ihrer Körpergröße, Färbung und Ausbildung bestimmter Merkmale. Für die Forscher war es wichtig, zu klären, wie nah diese Arten verwandt sind und dann wie stark sie sich vermischen. Je entfernter die Verwandtschaft, umso unwahrscheinlicher die Kreuzung - so die Theorie. Und in der Tat herrscht zwischen zwei der Arten ein stetiger genetischer Austausch, aber auch die dritte bleibt nicht außen vor.

Insgesamt enthielt nur ein Teil der Kolonien im Untersuchungsgebiet Hybride. Meist sind dann zwei Arten vermischt. Doch in einigen Fällen sind sogar die Gene von drei Arten im gleichen Nest vorhanden: Die Wissenschaftler stellten Mischlinge der Arten M. minor und M. wasmanni zusammen mit reinerbigen M. capitatus fest.

Rätsel um Bildung von Ameisen-WGs

Wie es zu Ameisen-WGs und -kreuzungen kommt, ist noch nicht sicher bekannt. Möglich ist zum Beispiel, dass die räumliche Nähe im selben Lebensraum zu Irrtümern beim Hochzeitsflug oder zur Adoption fremder Königinnen durch einen bestehenden Staat führt - aber auch andere Erklärungsmöglichkeiten sind denkbar.

Außerdem interessiert die Wissenschaftler nun, welche Vorteile die drei Ameisenarten aus der Vermischung ziehen. Bei Roten Waldameisen der Formica rufa-Gruppe ist bekannt, dass Hybriden Eigenschaften beider Elternarten in sich vereinigen. Sie können dadurch an bestimmte Lebensräume besser angepasst sein als die reinerbigen Ameisen, von denen sie abstammen. (red)

  • Eine Ernteameise der Art Messor structor trägt einen Platanensamen in ihre Kolonie.
    foto: b. seifert/senckenberg

    Eine Ernteameise der Art Messor structor trägt einen Platanensamen in ihre Kolonie.

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