Artbildung durch bakterielle Verhütung

News: Artbildung durch bakterielle Verhütung

Die Natur erreicht mitunter auf verschlungenen Pfaden ihr Ziel: Ein Bakterium, das sich im Körper einer männlichen Wespe niedergelassen hat, sorgt für seine Verbreitung, indem es die Spermien seines Wirtes 'entschärft'. Das Wespenmännchen kann sich nicht mehr fortpflanzen - es sei denn, es trifft ein Weibchen, das mit der gleichen Bakterienart infiziert ist. Denn dann werden die Spermien wieder fruchtbar. Folglich können sich nur infizierte Wespen vermehren. Ganz nebenbei unterstützt der Gast die Aufspaltung der Wespen in zwei Geschwisterarten, die sich nicht mehr untereinander kreuzen können.

Andreas Jahn

Biologen verstehen unter einer Art eine Gruppe von Organismen, die sich untereinander fortgesetzt vermehren können. Verhindern irgendwelche Mechanismen diese Vermehrung – seien es geografische Barrieren, sei es ein unterschiedliches Paarungsverhalten –, dann können zwei neue Arten entstehen. Wissenschaftler der University of Rochester stießen jetzt auf einen anderen Mechanismus, der die Artbildung unterstützt.

Seth Bordenstein, Patrick O'Hara und John Werren untersuchten parasitische Wespen der Gattung Nasonia, die mit einem Mikroorganismus namens Wolbachia infiziert sind. Das Bakterium, das bei vielen Insektenarten gefunden wird, sichert auf elegante Weise – der so genannten cytoplasmischen Inkompatibilität – seine Verbreitung: Es verändert die Spermien seines Wirtes. Ein infiziertes Wespenmännchen wird damit unfruchtbar und kann sich mit einem Weibchen nicht mehr fortpflanzen – falls dieses nicht infiziert ist. Anders sieht es bei einem infizierten Weibchen aus. Hier sorgen ihre Bakterien dafür, dass die "entschärften" Spermien wieder fruchtbar werden. Die Weibchen übertragen wiederum die Bakterien auf ihre Nachkommen. Infolgedessen verbreiten sich die Bakterien immer mehr, und die Wahrscheinlichkeit, dass ein nicht infiziertes Männchen auf ein nicht infiziertes Weibchen trifft – beide könnten sich erfolgreich paaren – wird immer geringer. Schließlich vermehren sich nur noch die Wespen, die Wolbachia in ihrem Körper beherbergen, die anderen sterben nach und nach aus.

Doch der Einfluss von Wolbachia reicht weiter. Das Bakterium verhindert, dass sich die beiden Wespenarten Nasonia giraulti und Nasonia longicornis untereinander kreuzen. Die Geschwisterarten sind mit verschiedenen Stämmen des Bakteriums infiziert, sodass die Spermien bei einem artfremden Weibchen unfruchtbar bleiben. Vernichteten die Wissenschaftler die Bakterien durch Antibiotika, dann konnten die Wespen sich erfolgreich untereinander paaren und fruchtbare Nachkommen erzeugen. Die Wissenschaftler schließen hieraus, dass Wolbachia die Entstehung und Isolation der beiden Geschwisterarten wesentlich fördert.

"Die Aufteilung einer Art in zwei ist wahrscheinlich nur ein Nebeneffekt der Verbreitungsmethode des Bakteriums, mit dem es nicht infizierte Wirte eliminiert", erklärt Werren. "Wir behaupten nicht, dass Wolbachia allein die beiden Wespenarten voneinander abtrennt, aber wir haben gezeigt, dass die Fähigkeit des Bakteriums, die Vermehrung der Insekten zu verändern, anderen genetischen und reproduktiven Barrieren vorausgeht. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass Wolbachia nicht einfach nur ein Zuschauer bei der Evolution der Wespen war. Der Parasit spielte vielmehr eine aktive Rolle."