Wie mückenbekämpfende Bakterien auch die Fruchtbarkeit von Insekten verbessern könnten

Eine neue Studie enthüllt biologische Mechanismen, durch die ein bestimmter Bakterienstamm der Gattung Wolbachia die Fruchtbarkeit der von ihm infizierten Insekten steigern könnte – mit möglicherweise wichtigen Auswirkungen auf Strategien zur Mückenbekämpfung. Shelbi Russell von der University of California Santa Cruz, USA, und Kollegen berichteten über diese Ergebnisse im Open-Access-Journal PLOS-Biologie am 24. Oktober.

Verschiedene Stämme von Wolbachia-Bakterien infizieren auf natürliche Weise eine Reihe unterschiedlicher Tiere auf der ganzen Welt, beispielsweise Mücken, Schmetterlinge und Fruchtfliegen. Wolbachia kann die Fruchtbarkeit ihrer Wirte durch einen spezifischen biologischen Mechanismus manipulieren, der die Ausbreitung von Wolbachia innerhalb der Wirtspopulationen unterstützt.

In den letzten Jahren haben Menschen diesen Mechanismus für Strategien genutzt, um Mücken gezielt mit einem bestimmten Wolbachia-Stamm zu infizieren, wodurch die gezielte Mückenpopulation reduziert und dadurch möglicherweise die Ausbreitung menschlicher Viren, die von Mücken übertragen werden, wie Denguefieber oder Zika, verringert wird.

Untersuchungen an Fruchtfliegen deuten darauf hin, dass derselbe Stamm, der in Fruchtfliegen heimisch ist, auch die Fruchtbarkeit von Insekten verbessern kann, was möglicherweise wichtige Auswirkungen auf die Mückenbekämpfung hat. Es gibt Hinweise darauf, dass dieser erhöhten Fruchtbarkeit biologische Prozesse zugrunde liegen könnten, an denen das Fruchtfliegenprotein Meiotic-P26 („mei-P26“) beteiligt ist, das für die Fortpflanzung von Fruchtfliegen essentiell ist. Diese Prozesse blieben jedoch unklar.

Um dies zu untersuchen, züchteten Russell und Kollegen Fruchtfliegen mit verschiedenen Defekten, die sich auf mei-P26 auswirken – was zu einer verminderten Fruchtbarkeit der Fruchtfliegen führte – und untersuchten, was passierte, als sie die Fliegen dann mit dem in Fruchtfliegen heimischen Wolbachia-Stamm infizierten.

Sie fanden heraus, dass eine Wolbachia-Infektion die Fruchtbarkeit bei Fruchtfliegen mit verschiedenen mei-P26-Defekten wiederherstellte und es ihnen ermöglichte, mehr Nachkommen zu produzieren als nicht infizierte Fliegen. Weitere Experimente zeigten, wie Wolbachia die Fruchtbarkeit wiederherstellen kann, indem es bestimmte störende Auswirkungen von Mei-P26-Defekten auf bestimmte Gene und Proteine ​​abschwächt und so Probleme mit den Stammzellen löst, die Eier und Spermien von Fruchtfliegen produzieren.

In zusätzlichen Experimenten steigerte die Wolbachia-Infektion auch die Fruchtbarkeit von Fruchtfliegen ohne Mei-P26-Defekte, was zu höheren Eiablage- und Schlupfraten führte.

Diese Erkenntnisse helfen, das Rätsel zu lösen, wie dieser spezielle Wolbachia-Stamm die Fruchtbarkeit von Fruchtfliegen steigert. Weitere Forschung ist erforderlich, um diese Auswirkungen und ihre möglichen Auswirkungen auf Strategien, die diesen Stamm zur Bekämpfung von Mückenpopulationen einsetzen, besser zu verstehen.

Russell fügt hinzu: „Wolbachia-Endosymbionten kommen in vielen Wirtspopulationen mit hoher Infektionshäufigkeit vor, obwohl sie schwache Gene-Drive-Systeme und unbeobachtete Auswirkungen auf die Fitness des Wirts aufweisen. Hier zeigen wir, dass der wMel-Stamm von Wolbachia in der Lage ist, die Fruchtbarkeit des Wirts zu retten und zu verstärken, und demonstrieren damit ihre.“ Fähigkeit, als nützlicher Symbiont zu fungieren.