ISBN 9783843926515

978-3-8439-2651-5, Reihe Biologie

Matthias Biewer
Die evolutionäre Dynamik der komplementären Geschlechtsdetermination und Entwicklung von Eusozialität in verschiedenen Hymenopteren

126 Seiten, Dissertation Universität Köln (2016), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Evolutionäre Ereignisse und Mutationen sind die Grundlage der Entstehung von Arten und Diversität. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Analyse verschiedener Hymenoptera-Genome, um Einblicke in die Evolution der haplodiploiden Geschlechtsdetermination sowie die Entstehung von Eusozialität in ihren verschiedenen Ausprägungen zu erhalten.

Die hochkonservierten Gene feminizer (fem, transformer) und doublesex bilden den Kern der geschlechtsbestimmenden Kaskade, während initiale Primärsignale stark variieren. Doublesex weist in seiner Aminosäuresequenz kaum Veränderungen zwischen den untersuchten Arten auf. Feminizer hingegen ist in seinen funktionellen Motiven unterschiedlich. Dies ist vor allem zwischen Apis und nicht-Apis Arten zu beobachten und lässt auf veränderte Funktion schließen. Zudem wurde gezeigt, dass sich der Co-Faktor transformer2 in Apis, mit feminizer co-evolvierend, anders entwickelt hat als in anderen Gattungen und eine veränderte Bindespezifität ausweist.

Das primäre Signal der Geschlechtsdetermination in Apis ist complementary sex determiner (csd). Es ist in seiner Funktion eine Neuentwicklung in Apis und so variabel, dass selbst innerhalb der Gattung deutliche Unterschiede zu finden sind. Die genauere Untersuchung von csd in Apis florea zeigt, dass es im Vergleich zu anderen Arten weniger komplex aufgebaut ist und eine schnellere Entstehung neuer Allelspezifitäten begünstigt. Dies steht in Einklang mit der Lebensweise von A. florea und entspricht der Theorie regelmäßiger „bottleneck“-Ereignisse in ihren Populationen. Zudem zeigen csd und fem veränderte funktionelle Motive, welche die abgegrenzte Stellung von A. florea innerhalb der Gattung Apis unterstützt.

Bei der Untersuchung verschiedener Hymenoptera-Genome hinsichtlich der Evolution von Eusozialität stellte sich die Entwicklung von Gennetzwerken als grundlegende Gemeinsamkeit heraus. Steigende Komplexität von Gennetzwerken konnte in Zusammenhang mit der Entwicklung erhöhter sozialer Organisation gebracht werden.

Die genauere Analyse der Genome der landwirtschaftlich wichtigen Arten Bombus terrestris sowie Bombus impatiens konnte diesen Zusammenhang bestätigen und weitere Einblicke in deren evolutionäre Entwicklung geben. Soziale Organisation ist keine Folge weniger großer Veränderungen, sondern vieler kleiner evolutionärer Ereignisse, die sich in komplexen regulatorischen Gennetzwerken nachvollziehen lassen.