Natürliche Feinde erhalten genetische Diversität

Darwins survival of the fittest führt zu einer raschen Reduktion der genetischen Diversität, besonders in Populationen mit ungeschlechtlicher Fortpflanzung. Trotzdem sind solche Populationen oft sehr divers. Forscher der Universität Zürich zeigen in einer Studie an Blattläusen, dass natürliche Feinde dabei eine wichtige Rolle spielen: Je nach Selektionsdruck durch parasitische Wespen setzten sich unterschiedliche Blattlaus-Klone durch. Die Studie erscheint am 5.9.2007 in der Zeitschrift «Biology Letters».

Natürliche Populationen asexueller Organismen (Lebewesen mit ungeschlechtlicher Fortpflanzung) bestehen häufig aus einer Vielzahl verschiedener Klone. Das ist verwunderlich. Besonders dann, wenn sich diese Klone in ökologisch wichtigen Merkmalen unterscheiden, wie z.B. ihrer Wachstumsrate oder ihrer Anfälligkeit auf Krankheitserreger und natürliche Feinde. Man würde erwarten, dass sich die fittesten Klone rasch durchsetzen, wodurch die genetische Vielfalt, d.h. die Anzahl verschiedener Klone in der Population, entsprechend gering sein sollte.

Genetische Vielfalt kann jedoch dann erhalten werden, wenn sich die Umweltbedingungen rasch ändern und je nach Umwelt jeweils andere Klone einen Vorteil besitzen. Man spricht in diesem Fall von einer Genotyp x Umwelt-Interaktion. Diese Idee ist etabliert und im Modell bestätigt, überzeugende empirische Beispiele sind jedoch selten. Die Studie von Christoph Vorburger, Zoologisches Institut der Universität Zürich, liefert solch ein Beispiel an Hand von Blattläusen und parasitischer Schlupfwespen (Parasitoide). Diese sind wichtige natürlich Feinde der Blattläuse und werden erfolgreich in der biologischen Schädlingsbekämpfung eingesetzt. Ihr Lebensstil ist ziemlich brutal und erinnert an die «Aliens» aus der gleichnamigen Hollywood-Produktion. Sie legen ein einzelnes Ei in eine Blattlaus. Daraus schlüpft eine Larve, welche die lebende Blattlaus von innen vertilgt, aber erst ganz zu Ende der Entwicklung umbringt. Aus der «mumifizierten» Blattlaus schlüpft schliesslich die fertige Wespe.

Experiment mit unterschiedlichen Parasitoiden
Das Experiment bestand aus experimentellen Populationen der grünen Pfirsichblattlaus (Myzus persicae), die sich aus zehn verschiedenen Klonen zusammensetzten. Diese Populationen entwickelten sich für acht Wochen (ca. 6-8 Generationen) entweder ohne Parasitoide, in der Gegenwart einer wenig infektiösen Schlupfwespe (Diaeretiella rape), oder in der Gegenwart einer sehr infektiösen Schlupfwespe (Aphidius colemani). Mittels genetischer Fingerabdrucke konnte am Ende dieser Periode festgestellt werden, wie sich die genetische Zusammensetzung dieser Populationen im Verlaufe des Experiments verändert hatte. Schon ohne Parasitoide kam es in dieser kurzen Zeit zu deutlichen Verschiebungen. Einige Klone nahmen deutlich zu, andere verschwanden fast. Im Vergleich dazu bewirkte die Gegenwart von D. rapae nur wenige Änderungen. Ein besonders anfälliger Klon nahm ab statt zu, ein besonders resistenter war plötzlich sehr erfolgreich.

Dramatisch war die Veränderung in der Gegenwart der sehr infektiösen Schlupfwespe A. colemani: Der resistenteste Klon, kein besonders erfolgreicher Klon in der Abwesenheit von Parasitoiden, setzte sich vollständig durch. Alle anderen Klone starben fast oder vollständig aus. Besonders interessant war, dass der resistenteste als einziger der getesteten Klone einen fakultativen Endosymbionten namens Regiella insecticola besass. Das ist ein Bakterium, das im Innern der Blattläuse lebt, aber für das Überleben der Blattläuse nicht unbedingt erforderlich ist. Es könnte also sein, dass dieser 'einflussreiche Passagier' für die extrem hohe Resistenz verantwortlich ist – ein Phänomen, das schon für andere Bakterien beschrieben wurde. Damit verschafft das Bakterium diesem Blattlaus-Klon (und somit sich selber) einen Vorteil, wenn der Selektionsdruck durch Parasitoide gross ist.

Insgesamt zeigte der Versuch deutlich, dass Selektion durch Parasitoide die Konkurrenzfähigkeit verschiedener Blattlaus-Klone stark verändert. Stetige Veränderungen des Selektionsdrucks durch Parasitoide scheinen darum entscheidend zur Erhaltung der genetischen Diversität bei ihren Wirten beizutragen.