Signalevolution und duftgetriebene Artbildung bei Prachtbienen (Euglossini)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Chemische Kommunikationssignale (Pheromone) spielen eine herausragende Rolle bei der Partnerfindung und -erkennung vieler Insekten und unterliegen einer starken stabilisierenden Selektion. Wie dennoch Pheromonvielfalt entsteht und ob Signalveränderungen zur Artbildung beitragen sind zentrale Fragen der Evolutionsbiologie. Wir untersuchten in diesem konzeptionellen Rahmen neotropische Prachtbienen (Apinae, Euglossini), deren Männchen Umweltdüfte sammeln, in Hinterbeintaschen zu artspezifischen Parfüms kombinieren und bei der Partnerwerbung als Pheromon-Analogon freisetzen. Im Projekt wurde und wird die Verschiedenheit von Prachtbienenparfüms im phylogenetischen Kontext untersucht, mit dem Ziel, ihre Rolle bei der Arterkennung und Diversifizierung der Prachtbienen zu verstehen. Die Ergebnisse werden im Folgenden korrespondierend zu den Zielen/Fragestellungen des Antrags aufgeführt: (1) Wir erstellten als Grundlage eine umfassende Datenbank, in der die Parfüminhaltsstoffe von 61 Arten mittel- und südamerikanischer Euglossa spp. unter Berücksichtigung georgraphischer Variation enthalten sind (752 Komponenten). Der Einfluss geographischer Gradienten auf die Parfümzusammensetzung, die Verteilung der Komponenten und Substanzklassen auf Prachtbienenartengruppen sowie die Mechanismen, die trotz lokal unterschiedlichem Duftangebot zu artspezifischen Mischungen von Komponenten führen, wurden untersucht. (2) Anhand eines molekularen Stammbaumes der Gattung Euglossa wurde (und wird) die Stärke des phylogenetischen Signals in den Parfümdaten untersucht, und ob Parfümunterschiede besonders zwischen eng verwandten Arten evoluieren. (3) Vergleichende Elektroantennographie fürhrte zur Identifikation verhaltensaktiver Parfümkomponenten. Mittels antennaler Transkriptom-Analyse fanden wir zudem vielversprechende Hinweise auf die sensorischen Hintergründe der Parfümdifferenzierung zweier Euglossa-Schwesterarten: Die Orthologen bestimmter Geruchsrezeptor-(OR)-Gene wiesen starke Sequenzunterschiede sowie Hinweise auf positive gerichtete Selektion auf. Es könnte sich hierbei um Rezeptoren für die Hauptparfümkomponente(n) einer der Schwesterarten handeln. (4) Elektroantennographie zeigte richtungskongruente aber z.T. quantitativ unterschiedliche Antworten männlicher und weiblicher Individuen auf Parfüm-Hauptkomponenten. Dies bekräftigt grundsätzlich die Hypothese einer olfaktorischen (genetischen) Kopplung zwischen männlicher und weiblicher Geruchswahrnehmung/Präferenz, deutet aber auch auf Unterschiede im antennalen Tuning hin. (5) Die Käfigexperimente zur Parfüm-assortativen Partnerwahl müssen leider als gescheitert betrachtet werden. Trotz weiterer Erfolge in der Zucht von Prachtbienen im Düsseldorfer Tropengewächshaus (erste weibliche Nachkommen aus befruchteten Eiern) mussten die Experimente letztlich zugunsten weniger zeitintensiver und Promoventen-freundlicherer Untersuchungen abgebrochen werden. Folgeexperiment finden momentan in einer Voliere in La Gamba, Costa Rica, unter Beteiligung meiner Kooperationspartner von der UC Davis statt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2010) (6R, 10R)-6,10,14-Trimethylpentadecan-2-one, a dominant and behaviorally active component in male orchid bee fragrances. J Chem Ecol 36:1322-1326
Eltz T, Hedenstrom E, Bang J, Wallin EA, Andersson J
- (2011) Asynchronous diversification in a specialized plant-pollinator mutualism. Science 333:1742-1746
Ramírez SR, Eltz T, Fujiwara MK, Gerlach G, Goldman-Huertas B, Tsutsui ND, Pierce NE
- (2011) Characterization of the orchid bee Euglossa viridissima (Apidae: Euglossini) and a new cryptic sibling species, by morphological, chemical, and genetic characters. Zool J Linn Soc 163:1064-1076
Eltz T, Fritzsch F, Ramírez Pech J, Zimmermann Y, Ramírez SR, Quezada-Euan JJG, Bembé B
- (2011) Enantioselective preference and high antennal sensitivity for (-)-ipsdienol in scent-collecting male orchid bees, Euglossa cyanura. J Chem Ecol 37:953- 960
Schorkopf DLP, Mitko L, Eltz T
- (2013) Acquisition of species-specific perfume blends: Influence of habitat-dependent compound availability on odour choices of male orchid bees (Euglossa spp.). Oecologia 172:417-425
Pokorny T, Hannibal M, Quezada-Euan JJG, Hedenström E, Sjöberg J, Bång J, Eltz T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00442-013-2620-0) - (2014) Cuticular hydrocarbons distinguish cryptic sibling species in Euglossa orchid bees. Apidologie 45:276-283
Pokorny T, Lunau K, Quezada-Euan JJG, Eltz T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s13592-013-0250-5) - Correlates of perfume loads in male orchid bees, Chemoecology, August 2015, Volume 25, Issue 4, pp 193–199
Eltz T, Bause C, Hund K., Quezada-Euan JJG, Pokorny T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00049-015-0190-9) - Dispersal ability of male orchid bees and direct evidence for long-range flights, Apidologie, 2015, Volume 46, Issue 2, pp 224–237
Pokorny T, Loose D, Dyker G, Quezada-Euan JJG, Eltz T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s13592-014-0317-y)
