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Mikroben sch├╝tzen Blattk├Ąfer - aber nicht gratis

19.08.2022 Pressemitteilung

Forschende entdecken Verteidigungsb├╝ndnis zwischen Insekten und Pilzen

Insekten sind w├Ąhrend ihrer Entwicklungsstadien wie der Heranreifung im Ei oder w├Ąhrend der Puppenphase unbeweglich. Ohne die Wechselbeziehung mit anderen Organismen h├Ątten Fressfeinde oft ein leichtes Spiel. Jetzt entdeckten Forschende aus Deutschland und Panama ein Verteidigungsb├╝ndnis zwischen einem Pilz und einem Blattk├Ąfer: Die Mikrobe bildet eine wachsartige Schutzschicht um die Puppe des K├Ąfers und verhindert so, dass der Kokon zur leichten Beute wird. Im Ausgleich daf├╝r verbreitet der K├Ąfer den Pilz auf dessen Wirtspflanze und f├Ârdert so dessen Verbreitung. Das Forschungsteam stellte die Ergebnisse der Studie nun in der Fachzeitschrift Current Biology vor.

Wechselbeziehungen wie diese sind in der Natur weit verbreitet. Bei Insekten, wie auch bei anderen Lebewesen, k├Ânnen Symbiosen mit n├╝tzlichen Mikroben Anpassungsprozesse an die Umwelt erm├Âglichen.

Wehrhaftes Duo

In ihrer Studie entdeckten Biologinnen und Biologen des Max-Planck-Instituts f├╝r Biologie in T├╝bingen, der Universit├Ąt T├╝bingen und des Smithsonian Tropical Research Institute in Panama diese Partnerschaft zwischen dem Schlauchpilz Fusarium oxysporum und Chelymorpha alternans, einem Blattk├Ąfer: Der Pilz sch├╝tzt die Puppen des Blattk├Ąfers vor Fressfeinden. Der K├Ąfer verbreitet zugleich den Pilz auf dessen Wirtspflanzen und tr├Ągt so zu dessen ├ťbertragung und Verbreitung bei.

"Das Stoffwechselprofil des Pilzes beweist sein Doppelleben", erkl├Ąrt Hassan Salem, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut f├╝r Biologie und Letztautor der Studie. "Unsere Ergebnisse zeigen einen Mutualismus, der dem Schutz der Puppen des Blattk├Ąfers einerseits und der Verbreitung und Vermehrung des Symbionten, in diesem Fall dem Pilz, andererseits dient", f├╝gt Salem hinzu.

Mikrobieller Mechanismus

Fr├╝here Forschungen haben Partnerschaften zwischen Mikroben und Insekten anhand der Untersuchung von Eiern und an anderen Entwicklungsphasen beschrieben. F├╝r das Puppenstadium blieb die Bedeutung eines mikrobiellen Schutzmechanismus jedoch soweit unerforscht. Neben V├Âgeln und einigen Nagetieren sind es vor allem der Laufk├Ąfer sowie Ameisen und Wespen, die zu ihren bedrohlichsten Fressfeinden geh├Âren.

"Es war bekannt, dass strukturbezogene und chemische Anpassungen der Puppen einen Schutz vor Fressfeinden und anderen Bedrohungen bieten. Es sind aber die Mikroben, auf die der K├Ąfer im Puppenstadium als Verteidigungspartner z├Ąhlen kann", kommentiert Aileen Berasategui, eine Nachwuchsforscherin des Exzellenzclusters ÔÇ×Controlling Microbes to Fight InfectionsÔÇť (CMFI) an der Universit├Ąt T├╝bingen und Erstautorin dieser Studie.

Wachsartiger Schutzmantel

Das Team machte die Beobachtung, dass sich zu Beginn der Verpuppung des Blattk├Ąfers ein dichtes mikrobielles Geflecht zu bilden scheint. Weitere Untersuchungen ergaben, dass es sich hierbei um die Schimmelpilzart Fusarium oxysporum handelt. Um ihre Hypothese einer wechselseitigen Partnerschaft zu verstehen und zu beweisen, f├╝hrten die Forschenden Feldstudien in Panama durch und untersuchten die ├ťberlebensraten von Puppen mit und ohne den Schutzpilz.

Anhand weiterer Untersuchungen mit S├╝├čkartoffelpflanzen stellte das Forschungsteam au├čerdem fest, dass der Blattk├Ąfer den Pilz noch bis ins Erwachsenenstadium an den Beinen heftend mit sich f├╝hrt, und ihn so auf andere Pflanzen ├╝bertr├Ągt und verbreitet.

H├Ąufige Symbiose

Der Blattk├Ąfer Chelymorpha alternans geh├Ârt zur artenreichen Unterfamilie der Blattk├Ąfer namens Cassidinae. Viele Mitglieder dieser Gruppe scheinen Merkmale aufzuweisen, die eine Symbiose mit dem Pilz Fusarium oxysporum erm├Âglichen d├╝rften. Das auff├Ąlligste Merkmal ist der mikrobielle Mantel, der die Puppen umschlie├čt. Wann sich jedoch diese Symbiose entwickelt hat und wie sie sich erh├Ąlt, sind zentrale Fragen, die die Mitglieder dieser internationalen Forschergemeinschaft im n├Ąchsten Schritt zu kl├Ąren erhoffen.

 

Zugeh├Ârige Publikation:

Berasategui A, Breitenbach N, Garc├şa-Lozano M, Pons I, Sailer B, Lanz C, Rodriguez V, Hipp K, Ziemert N, Windsor D, Salem H. (2022) The leaf beetle Chelymorpha alternans propagates a plant pathogen in exchange for pupal protection.

Current Biology, https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.07.065 

In press

 

(Quelle: Pressemitteilung Max-Planck-Institut f├╝r Biologie, 19.08.2022)

 

Kontakt

Wissenschaftlicher Kontakt

Dr. Hassan Salem
Max-Planck-Forschungsgruppenleiter
Mutualisms Research Group
Max-Planck-Institut f├╝r Biologie T├╝bingen
E-Mail: hassan.salem@tuebingen.mpg.de
Tel.: +49 7071 601-1367

 

Dr. Aileen Berasategui-Lopez

CMFI Nachwuchswissenschaftlerin
Universit├Ąt T├╝bingen
Abteilung f├╝r Mikrobiologie und Biotechnologie
E-Mail: aileen.berasategui-lopez@uni-tuebingen.de
Tel.: +49 7071 29-74639

Pressekontakt

Leon Kokkoliadis
Medien- und ├ľffentlichkeitsarbeit

Tel: +49 7071 29-74707
E-Mail: leon.kokkoliadis@uni-tuebingen.de

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