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Miteinander von Schmetterling und Giftblume beschleunigt Evolution

Ein Schwalbenschwanz (Papilio machaon) aus der Familie der Papilionidae. Seine Raupen fressen Pflanzen der Familie Apiaceae, zu der beispielsweise die Karotte, der Sellerie oder der Fenchel gehören. Deren Toxine können bei Menschen Krebs auslösen und zu schweren verbrennungsähnlichen Symptomen führen.  Foto: Fabien L. Condamine via TUD-PM

Ein Schwalbenschwanz (Papilio machaon) aus der Familie der Papilionidae. Seine Raupen fressen Pflanzen der Familie Apiaceae, zu der beispielsweise die Karotte, der Sellerie oder der Fenchel gehören. Deren Toxine können bei Menschen Krebs auslösen und zu schweren verbrennungsähnlichen Symptomen führen.
Foto: Fabien L. Condamine via TUD-PM

Botaniker der TU Dresden an internationalem Projekt zur ökologischen Interaktion beteiligt

Dresden, 10. Februar 2021. Evolutionäre Veränderungen gewinnen durch ökologische Interaktionen an Tempo. Darauf deuten Fallbeispiel-Untersuchungen einer internationalen Forschungsgruppe hin, zu der auch der Botaniker Prof. Stefan Wanke von der Technischen Universität Dresden (TUD) gehört. Demnach hat die Wechselwirkung zwischen neuen Giftblumen und naschhaften Schmetterlingen dazu geführt, dass Schmetterlings-Versionen entstanden sind, um sich an Veränderungen ihrer Wirtspflanzen anzupassen.

Statt daran zu sterben, verhilft Blumengift den Schmetterlinge zu einem evolutionären Vorteil

Für ihre Untersuchungen hatte das Team die genetischen Veränderungen der „Papilionidae“ untersucht. Diese Schmetterlinge essen giftige Blumen wie die „Aristolochiaceae“ (Osterluzeigewächse), sterben aber nicht daran, sondern verschaffen sich damit einen evolutionären Vorteil: Die Larven der Schmetterlinge sondern dank dieses Speiseplans nämlich dann selbst Gifte ab, das potenzielle Feinde in Schach hält.

Entgiftungs-Gen hilft bei Anpassung

„Wir wussten schon vor Beginn dieser Studie, dass bestimmte Gene der Cytochrom-P450-Familie bei den Papillonidae für die Anpassung an Pflanzen mitverantwortlich sind, insbesondere für die Entgiftung der toxischen Verbindungen aus den Pflanzen“, erklärte Prof. Wanke. „Wahrscheinlich sind insgesamt jedoch viele verschiedene Gene beteiligt, denn neben der Entgiftung setzt diese Anpassung voraus, dass das Schmetterlingsweibchen in der Lage ist, seine bevorzugte Pflanze zu erkennen, oder auch, dass sich die Raupen in dieser Umgebung normal entwickeln und überleben können.“

„Beschleunigte Diversifizierung der Schmetterlinge“

Indem die internationale Forschergruppe die Verwandtschaftsbeziehungen und Wirtspflanzenpräferenzen verschiedener Papilionidae-Arten rekonstruierten und dies mit ihrer weltweiten Verbreitung verglichen, konnten sie zeigen, „dass verschiedene Wirtspflanzenwechsel im Allgemeinen mit einer beschleunigten Diversifizierung der Schmetterlinge verbunden war“, teilte die TU mit. „Mit anderen Worten: Es entstanden mehr Arten durch einen Wechsel der Wirtspflanze, als bei Beibehaltung der Wirtspflanze.“

Autor: hw

Quelle: TUD

Wissenschaftliche Publikation:

Allio R., Nabholz B., Wanke S., Chomicki G., Pérez-Escobar O.A., Cotton A.M., Clamens A.-L., Kergoat G.J., Sperling F.A.H. & Condamine F.L. (2021) Genome-wide macroevolutionary signatures of key innovations in butterflies colonizing new host plants. Nature Communications, 12, 354. Open-Access-Publikation: https://rdcu.be/cduHt