Untersuchung des Ausmaßes der Koevolution zwischen Pilzameisen und den Bakterien, die auf ihrem Exoskelett leben

Eine Studie untersucht die Entwicklung nützlicher Bakterien, die im Inneren und auf der Oberfläche von Zuchtameisen leben. Attine-Ameisen züchten Pilze in einer der am besten untersuchten wechselseitigen Symbiosen der Natur. In den 1990er Jahren wurde das Bild dieses Mutualismus um einen weiteren Partner erweitert: ein Aktinobakterium, Pseudonocardia, das auf der Kutikula – ihrem harten Exoskelett – der Ameisen lebt, wo sich seine Kulturen von Sekreten subkutikulärer Drüsen ernähren. Es ist bekannt, dass Pseudonokardie den Pilzpathogen Escovopsis abtötet, der den Mutualistenpilz der Ameisen zerstören könnte.

Jacobus J. Boomsma und Kollegen sequenzierten Proben von 194 Ameisen aus 11 Attinenarten, die in Panama gesammelt wurden, um das Ausmaß der Koevolution zwischen Ameisen und ihren kutikulären Bewohnern zu beurteilen. Die Arbeit ist veröffentlicht In PNAS-Nexus.

Drei der 11 Attinenarten wiesen reichlich Pseudonokardien auf, darunter zwei Acromyrmex-Blattschneiderameisen. Fünf weitere Arten hatten andere kutikuläre Actinobakterien als Pseudonocardia, ohne klare phylogenetische Muster.

Die Autoren untersuchten die Nahrungsdrüsen der Ameisen mittels Transmissionselektronenmikroskopie und entdeckten ähnliche Strukturen bei allen Arten. Dies lässt darauf schließen, dass attine Ameisen nur einmal, kurz nach Beginn der Pilzzucht, strukturelle und funktionelle Anpassungen entwickelten, um kutikuläre Actinobakterien zu beherbergen.

Offensichtlich sind die Drüsen jedoch in der Lage, andere Bakterienstämme als Pseudonocardia zu ernähren. Beim Vergleich der Phylogenien von Ameisen und ihrer Kutikula und ihres Darms weist Pseudonocardia darauf hin, dass Pseudonocardia ursprünglich Darmsymbionten waren und spät in der Attinenentwicklung, vor etwa 20 Millionen Jahren, zu Kutikulasymbionten wurden, was mit der Entwicklung neuer Gattungen in Mittel-/Nordamerika zusammenfiel.

Den Autoren zufolge lassen sich frühere widersprüchliche Ergebnisse dadurch erklären, dass bei der Sequenzierung Eingeweide und Kutikula nicht getrennt wurden und dass Ameisen leicht nicht-natürliche Actinobakterien erwerben, wenn sie über längere Zeiträume in Laborumgebungen gehalten werden.