Evolutionary ecology of sexual reciprocity in a system with complex genitalia and traumatic injections
Final Report Abstract
Im Rahmen eines dreijährigen und primär Freiland-basierten Forschungsprojekts haben wir die Evolution und Verhaltensökologie von so genannten „traumatischen Paarungen“ im Tierreich untersucht. Untersuchungsgegenstand waren Meeres-Schnecken der Gattung Siphopteron, die sich während der Kopulation über eine Art Injektionsnadel Sekrete der Prostata, zum Teil auch Spermien in die Leibeshöhle übertragen. Die Untersuchungen basierten auf experimentellen Studien zur Funktionsmorphologie, molekulargenetischen und vergleichenden Studien zur evolutionären Geschichte, sowie Literatur-Übersichten und verbalen Modellierungen zur Festigung des theoretischen Unterbaus. Die experimentellen Studien konnten im Wesentlichen wie angestrebt auf der Lizard Island Research Station durchgeführt. Allerdings ist es weder gelungen, die Tiere über längere Zeiträume ex situ zu hältern und damit Zugang zu langfristigen Fitness-Effekten zu erhalten, noch die geplanten manipulativen Injektionen durchzuführen. Durch experimentelle Ablation der Injektionsorgane konnten wir dennoch zeigen, dass traumatische Paarungen grundsätzlich kostspielig sind, dass die Injektionen offenbar keine entscheidende Rolle bei der Manipulation der Paarungsrollen spielen, und zudem im Rahmen der prüfbaren Merkmale keine unmittelbaren Fitness-Kosten der traumatischen Injektionen feststellbar sind. Hier ergeben sich jedoch weitere Anknüpfungspunkte für weiterführende Studien. Die vergleichend-phylogenetischen Studien konnten, auch wegen Einschränkungen des Budgets, nur in Ansätzen verwirklicht werden. Dabei konnten wir erfolgreich ein Protokoll zur Erarbeitung der molekularen Phylogenie der Gattung Siphopteron etablieren und auf 13 Arten aus der Familie Gastropteridae anwenden. Zudem konnten wir grundlegen Methoden zur Beschreibung des Paarungsverhalten, der Fortpflanzung sowie der funktionellen Morphologie der Kopulationsorgane entwickeln. Diese Methoden könnten in einem Folgeprojekt auf alle bekannten Mitglieder der Gattung bzw. Familie angewendet werden um so die evolutive Entwicklung dieser Paarungsstrategie beispielhaft aufzuarbeiten. Ergänzend zu den Kernzielen gemäß Projektantrag haben wir umfassende Literatur-Reviews sowie verbale Modelle hinsichtlich der Evolution von traumatischen Paarungsstrategien entwickelt. Diese Arbeiten entwickeln breit anwendbare Grundlagen für weitere Forschungen an diesem Phänomen im Kontext sexueller Selektion und sexueller Konflikte. In den Medien sind die Berichte über traumatische Paarungsstrategien auf ein breites Echo gestoßen. Über die entsprechenden empirischen Studien wurde in einer Vielzahl Tageszeitungen, naturwissenschaftlicher Magazine und Blogs berichtet, daneben auch als News feature in international renommierten Magazinen wie Science, Nature und New Scientist.
Publications
- 2012: Female fitness optimum at intermediate mating rates under traumatic mating. PloS One 7, e43234
Lange, R., Gerlach, T., Beninde, J., Werminghausen, J., Reichel, V. & Anthes, N.
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0043234) - 2013: Does traumatic secretion transfer manipulate mating roles or reproductive output in a hermaphroditic sea slug? Behavioral Ecology and Sociobiology 67, 1239-1247
Lange, R., Werminghausen, J. & Anthes, N.
(See online at https://doi.org/10.1007/s00265-013-1551-4) - 2013: Functions, diversity, and evolution of traumatic mating. Biological Reviews 88, 585-601
Lange, R., Reinhardt, K., Michiels, N. K. & Anthes, N.
(See online at https://doi.org/10.1111/brv.12018) - 2014: Cephalo-traumatic secretion transfer in a hermaphrodite sea slug. Proceedings of the Royal Society of London B 281: 20132424
Lange, R., Werminghausen, J. & Anthes, N.
(See online at https://doi.org/10.1098/rspb.2013.2424) - 2014: Copulatory Wounding and Traumatic Insemination. In: Rice, W. & S. Gavrilets (eds.) The Genetics and Biology of Sexual Conflict. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology
Reinhardt, K., Anthes, N. & Lange, R.
(See online at https://doi.org/10.1101/cshperspect.a017582)
