Biologen berichten über alternative Strategien zur Lebensgeschichte von Colias-Schmetterlingen

Haben Sie jemals die große Vielfalt des Lebens auf unserem Planeten bestaunt, von winzigen Kreaturen, die nur wenige Stunden leben, bis hin zu majestätischen Wesen, die Jahrhunderte überleben können? Diese Unterschiede in Lebensdauer, Größe und Fortpflanzungsalter sind als Strategien der Lebensgeschichte bekannt und haben sich im Laufe der Zeit entwickelt, als sich Organismen an ihre Umgebung anpassen.

Evolutionsbiologen sind seit langem daran interessiert, die Faktoren zu verstehen, die zur Evolution und Aufrechterhaltung mehrerer alternativer Lebensgeschichtestrategien (ALHS) innerhalb von Arten beitragen, die zu Anpassung und neuen Merkmalen führen. Eine neue Studie veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte hat nicht nur gezeigt, dass ein ALHS in Colias-Schmetterlingen einen alten Ursprung hat, sondern auch die Mechanismen bestimmt, die zu seiner Persistenz über Millionen von Generationen beitragen.

Colias-Schmetterlinge sind eine charismatische Gruppe von Schmetterlingen, die auf fast allen Kontinenten zu finden sind und sich durch ihre leuchtend orange oder gelben Flügel bei Männchen und Weibchen auszeichnen. Bei etwa einem Drittel der 90 Colias-Arten hat jedoch ein Teil der Weibchen stattdessen weiß gefärbte Flügel, die als Alba-Morphs bezeichnet werden. Diese Farbveränderung scheint ein Kompromiss darin zu sein, wie Weibchen Energiereserven investieren, die sie im Raupenstadium gesammelt haben.

Während der Verwandlung in Schmetterlinge geben Weibchen diese Reserven entweder aus, um orangefarbene Flügel zu bilden und werden für Männchen sehr attraktiv, oder sie produzieren keine Farbe (Alba) und nutzen diese Ressourcen, um mehr Nachkommen zu haben. Daher ist Alba nicht nur eine einfache Farbvariante, sondern eine visuelle Darstellung eines ALHS, das nur für weibliche Colias-Schmetterlinge gilt.

Unter der Leitung von Forschern der Universität Stockholm verwendete das internationale Team verschiedene Genomanalysen, um die genetische Grundlage des auf Weibchen beschränkten Alba-ALHS zu identifizieren und diese Entdeckung dann in einen evolutionären Rahmen einzuordnen. Sie fanden heraus, dass sich Alba einst in der Nähe des letzten gemeinsamen Vorfahren der Gattung entwickelt hat, vor mehr als 1,2 Millionen Generationen.

Ihre Ergebnisse deuten ferner darauf hin, dass die Alba- und Orangen-Allele zwischen den Arten innerhalb der Gattung über den Genfluss zwischen hybridisierenden Arten (Introgression) und durch ausgewogene Selektion innerhalb der Arten aufrechterhalten wurden. Die genetische Grundlage von Alba scheint eine regulatorische Region in der DNA zu sein, eine Hypothese, die die Forscher mit CRISPR/Cas9-Mutagenese testeten, die das Alba-Allel als modularen Enhancer für die Induktion des Alba-ALHS bestätigte.

Diese Ergebnisse sind bedeutsam, da sie ein besseres Verständnis dafür bieten, wie sich lebensgeschichtliche Merkmale entwickeln, was darauf hindeutet, dass einige Strategien, die von verschiedenen Arten verwendet werden, tatsächlich eine gemeinsame genetische Basis haben könnten.

„Durch die Untersuchung der Ursprünge und der evolutionären Dynamik, die auf ein ALHS einwirken, hoffen wir, das Verständnis dafür zu erweitern, wie sich neuartige Merkmale und Lebensgeschichten entwickeln, und uns schließlich dabei zu helfen, die Bedingungen zu verstehen, die die Vielfalt der Variationen in der Lebensgeschichte erzeugt haben, die wir heute beobachten“, sagte Kalle Tunström, Ph.D. Student am Institut für Zoologie der Universität Stockholm und Hauptautor der Studie.