Genetische Effekte in interagierenden Arten bestimmen gemeinsam die ökologischen Ergebnisse

Die größte Vielfalt des Lebens wird nicht in der Anzahl der Arten gezählt, sagt der Evolutionsgenetiker Zachariah Gompert von der Utah State University, sondern in der Vielfalt der Interaktionen zwischen ihnen.

„Es ist oft unklar, ob das Ergebnis einer Interaktion, etwa ob eine Mikrobe einen Wirt infizieren kann, für alle Mitglieder einer Art gleich ist oder von der genetischen Ausstattung der einzelnen beteiligten Individuen abhängt“, sagt Gompert, außerordentlicher Professor an der USU Institut für Biologie und Ökologie Zentrum.

Zum Beispiel, sagt er, könnte man darüber nachdenken, warum ein bestimmter Schmetterling sich entweder von einer bestimmten Pflanze ernähren kann oder nicht.

„Wird das von der spezifischen genetischen Ausstattung des Schmetterlings beeinflusst oder ist es die spezifische genetische Ausstattung der einzelnen Pflanze?“ fragt Gompert. „Oder wird es durch genetische Interaktionen zwischen Schmetterlings- und Pflanzenarten beeinflusst?“

Gompert und Kollegen von der University of Nevada, der Rice University, der University of Wyoming, der University of Tennessee, der Texas State University und der Michigan State University gehen diese Wissenslücke durch eine Reihe von Experimenten an, bei denen eine kürzliche Erweiterung des Wirtsspektrums von Luzerne durch den Blauen Melissa-Schmetterling (Lycaeides Melisse). Das Team berichtet über seine Ergebnisse in der Ausgabe vom 29. August 2022 Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Wir zeigen, dass genetische Unterschiede zwischen blauen Melissa-Raupen und Alfalfa-Pflanzen fast die Hälfte der Variabilität im Raupenwachstum und -überleben ausmachen“, sagt Gompert. „Unsere Ergebnisse legen nahe, dass es auf individuelle Variationen ankommt, und das Ergebnis dieser Pflanzen-Insekten-Interaktion wird von vielen Genen mit größtenteils unabhängigen – oder additiven – Effekten beeinflusst. Darüber hinaus haben genetische Unterschiede zwischen Alfalfa-Pflanzen konsistente Auswirkungen auf das Raupenwachstum in mehreren Schmetterlingspopulationen und -arten , was solche Effekte vorhersagbar macht.“

Die Ergebnisse des Teams, das über mehrere Jahre umfangreiche Daten auf Feldparzellen in Utah und Nevada sammelte, stützen die Hypothese, dass sowohl Pflanzen- als auch Insektengenotypen eine Rolle spielen, und zwar in etwa gleicher Weise für das Wachstum und Überleben von Raupen.

Abgesehen von Problemen, die für Insekten und ihre Wirtspflanzen spezifisch sind, könnte die genetische Variation innerhalb der Arten auch für andere Wechselwirkungen zwischen Wirt und Parasit wichtig sein, sagt Gompert. „Einschließlich beispielsweise der Anfälligkeit für parasitäre Krankheiten bei Menschen und anderen Tieren, die eine Funktion sowohl der genetischen Variation bei Wirten als auch bei Krankheitserregerstämmen ist. Aber die Allgemeingültigkeit dieser Hypothese muss noch getestet werden.“