Der Schädling der Fruchtfliege findet sein evolutionäres Gegenstück in der Schlupfwespe

Einer neuen Studie zufolge zeigt eine Schlupfwespe, die die Jungen eines Fruchtfliegenschädlings erbeutet, sowohl molekulare Evolution als auch Verhaltensanpassungen angesichts ökologischer Belastungen.

Die Studie, veröffentlicht In eLifewird von den Herausgebern als wertvolle Arbeit beschrieben, mit überzeugenden Beweisen dafür, dass die Wespe Trichopria drosophilae (T. drosophilae) eine wirksame biologische Waffe zur Bekämpfung von Drosophila suzukii (D. suzukii) sein könnte, einer Fruchtfliege, die Kirschen, Blaubeeren, Pfirsich-, Trauben- und andere Obstkulturen weltweit.

Die Fruchtfliege D. suzukii stammt ursprünglich aus Asien, hat sich aber im letzten Jahrzehnt auf der ganzen Welt verbreitet. Es befällt ein breites Obstsortiment und hat den Obst- und Weinproduzenten einen schweren wirtschaftlichen Schaden zugefügt. Trotz des dringenden Bedarfs an biologischen Kontrollen gibt es nur wenige Fruchtfliegenparasiten, die die Abwehrkräfte von D. suzukii umgehen können.

„Wir wollten natürliche Parasiten von D. suzukii identifizieren und herausfinden, wie sie die beträchtlichen Abwehrkräfte des Schädlings überwinden“, sagt Erstautor Lan Pang, Postdoktorand am Institut für Insektenwissenschaften der Zhejiang-Universität in Hangzhou, China. „Trotz des großen wirtschaftlichen Bedarfs an biologischen Bekämpfungsmaßnahmen für dieses Schädlingsinsekt waren bisherige Suchbemühungen in China erfolglos.“

Um die natürlichen Parasiten von D. suzukii zu identifizieren, stellten Pang und Kollegen mehrere Fallen an verschiedenen Orten in Ostchina auf, darunter Hangzhou, Ningbo und Taizhou, wo die Art bekanntermaßen stark verbreitet ist. Sie wussten, dass ihre Raubtiere ihnen folgen würden, wenn sie die Fruchtfliegen anlocken könnten, also füllten sie die Fallen mit den Lieblingsfruchtsnacks der Fliegen – Bananen, Kirschen und Weintrauben.

Als das Team in den Fallen nachsah, fanden sie zwei Arten von Schlupfwespen: T. drosophilae, die Fruchtfliegenpuppen parasitiert (das Stadium kurz bevor sie erwachsen werden), und Asobara japonica, die Fruchtfliegenlarven im Frühstadium parasitiert. Mehrere Studien haben bereits gezeigt, dass T. drosophilae ein erfolgreicher Parasit für die Jungen von D. suzukii ist, die Mechanismen, die diesem Erfolg zugrunde liegen, sind jedoch noch nicht geklärt. Dies und die Tatsache, dass das Team eine viel größere Anzahl dieser Parasiten in ihren Fallen fand, veranlasste sie, sich bei ihrer Studie auf T. drosophilae zu konzentrieren.

Um zu verstehen, wie T. drosophilae die Abwehrkräfte von D. suzukii überwindet, führte das Team eine Reihe genetischer, molekularer und Verhaltensstudien durch. Ihre Analysen ergaben, dass die Wespen sich so entwickelt haben, dass sie sowohl Gift als auch spezialisierte Zellen produzieren, die die Entwicklung einer Fruchtfliegenpuppe stoppen und die Verdauung des Körpers der Puppe beschleunigen. Zusammen sorgen diese beiden Anpassungen dafür, dass die Wespenjungen mehr Nahrung erhalten, wenn sie in einer Puppe schlüpfen.

„Weibliche Wespen nutzen das strohähnliche Organ, mit dem sie ihre Eier legen, um die Fliegenpuppe zu ‚schmecken‘ und festzustellen, ob eine andere Parasitenart zuerst dort angekommen ist“, erklärt Pang. „Sie werden weiterziehen, wenn der Nachwuchs einer anderen Parasitenart vorhanden ist, weil der andere Parasit mit seinen Jungen um Nahrung konkurrieren würde.“

Pang fügt jedoch hinzu, dass die Wespen ihre Eier interessanterweise jedoch auf Fruchtfliegenpuppen legen, auf denen sich bereits andere T. drosophilae-Eier befinden, auch wenn letztendlich nur eine junge Wespe überleben würde. Die Studie zeigte, dass mehrere T. drosophilae-Eier auf einer einzelnen Fruchtfliegenpuppe dafür sorgten, dass diese von den Wespenlarven beim Schlüpfen schneller gefressen wurde.

„Eine Verdoppelung führt wahrscheinlich zur zusätzlichen Einführung von Gift und spezialisierten Zellen, um den Wespenlarven zu helfen, die Puppe schneller zu verdauen, wodurch die verfügbare Nahrung maximiert wird, insbesondere bei älteren Puppen mit geringeren Ressourcen“, sagt Co-Hauptautor Shuai Zhan, Professor an der Universität das CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Shanghai, China. „Dieser Superparasitismus könnte dazu beitragen, die Unfähigkeit der Wespenweibchen zu kompensieren, junge Puppen als Wirte für ihre Jungen zu erkennen.“

Die Studie legt nahe, dass die Wespen ein nützliches biologisches Kontrollinstrument sein könnten, um gefährdete Obstkulturen vor D. Suzukii zu schützen.

„Unsere Studie entmystifiziert, wie Schlupfwespen sich selbst als Waffe einsetzen, um die gewaltigen Abwehrkräfte ihrer Wirte zu überwinden“, schließt der leitende Autor Jianhua Huang, Professor am Institut für Insektenwissenschaften der Zhejiang-Universität. „Es liefert auch Beweise für die komplexe Koordination zwischen genetischen, molekularen und Verhaltensanpassungen, die den evolutionären Erfolg der Wespen bestimmen.“