Die Genome von zwei Hornissenarten, der europäischen Hornisse und der asiatischen Hornisse (oder gelbbeinigen Hornisse), wurden zum ersten Mal von einem Team unter der Leitung von Wissenschaftlern des UCL (University College London) sequenziert.
Durch den Vergleich dieser entschlüsselten Genome mit dem der riesigen nördlichen Hornisse, die kürzlich von einem anderen Team sequenziert wurde, haben die Forscher Hinweise darauf gefunden, warum Hornissen als invasive Arten auf der ganzen Welt so erfolgreich sind. Ihre Arbeit ist veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte.
Hornissen sind die größten der sozialen Wespen; Sie spielen eine wichtige ökologische Rolle als Top-Prädatoren anderer Insekten. In ihren Heimatregionen sind sie natürliche Schädlingsbekämpfer und helfen, die Populationen von Insekten wie Fliegen, Käfern, Raupen und anderen Wespenarten zu regulieren. Diese Dienstleistungen sind entscheidend für gesunde, funktionierende Ökosysteme sowie für die Landwirtschaft.
Aber auch als invasive Art sind Hornissen in der Regel sehr erfolgreich. Sie können sich in Gebieten ansiedeln, in denen sie nicht heimisch sind, und möglicherweise große ökologische und wirtschaftliche Schäden verursachen, indem sie wichtige Bestäuber wie Honigbienen, Wildbienen und Schwebfliegen jagen.
Um besser zu verstehen, wie diese Arten ihr Verbreitungsgebiet so erfolgreich erweitert haben, untersuchte das internationale Wissenschaftlerteam die Genome von drei Arten von Hornissen.
Eine Genomsequenz ist der Satz von Anweisungen – ein genetischer Code – der eine Art ausmacht. Der Vergleich der Genome verschiedener Arten kann Einblicke in ihre Biologie geben: ihr Verhalten, ihre Evolution und wie sie mit der Umwelt interagieren.
Die Forscher haben die Genome der einheimischen europäischen Hornisse Vespa crabro – ein wichtiges Spitzenprädator, das in Teilen Europas geschützt ist – und der invasiven gelbbeinigen asiatischen Hornisse Vespa velutina, die sich in weiten Teilen Europas etabliert hat, neu sequenziert hat in den letzten 20 Jahren einheimische Ökosysteme bedroht und wurde gelegentlich in Großbritannien gesichtet. Das Forschungsteam verglich diese mit dem Genom der riesigen nördlichen Hornisse Vespa Mandarinia – einer Art, die für ihre Rolle als Schädlingsbekämpfer, Bestäuber und Nahrungslieferant in ihrem heimischen asiatischen Verbreitungsgebiet bekannt ist. Es ist eine neue Ankunft in Nordamerika, wo es die einheimische Fauna bedrohen könnte.
Durch die Analyse der Unterschiede zwischen den drei verwandten Arten konnten die Forscher Gene identifizieren, die sich schnell entwickelt haben, seit sich die Arten von anderen Wespen und voneinander unterschieden, und einige bemerkenswerte Gene gefunden, die sich schnell entwickeln, insbesondere in Bezug auf Kommunikation und Geruchssinn (Geruch).
Die Erstautorin der Studie, Dr. Emeline Favreau (UCL Center for Biodiversity & Environment), sagte: „Wir waren begeistert, Hinweise auf eine schnelle Genomentwicklung in diesen Hornissengenomen im Vergleich zu anderen sozialen Insekten zu finden. Viele Gene wurden dupliziert oder mutiert ; Dazu gehörten Gene, die wahrscheinlich an der Kommunikation und der Wahrnehmung der Umwelt beteiligt sind.
Die Genom-Evolution ermöglicht es Organismen, sich an ihre Umgebung anzupassen und das Beste aus ihrer Umgebung zu machen, indem sie neue Verhaltensweisen und Physiologien entwickeln.
Co-Autor Dr. Alessandro Cini, der die Arbeit an der UCL begann, bevor er an die Universität von Pisa wechselte, sagte: „Diese Ergebnisse sind aufregend, da sie helfen könnten zu erklären, warum Hornissen so erfolgreich bei der Etablierung neuer Populationen in nicht heimischen Regionen waren .
„Hornissen werden versehentlich von Menschen in verschiedene Teile der Welt getragen. Alles, was benötigt wird, ist eine kleine Anzahl begatteter Königinnen, die transportiert werden können, vielleicht versteckt in der Fracht. Die Genome deuten darauf hin, dass Hornissen viele Gene haben, die an der Erkennung und Reaktion auf Chemikalien beteiligt sind Hinweise – diese können sie besonders gut darin machen, sich an die Jagd auf verschiedene Arten von Beute in nicht heimischen Regionen anzupassen.
Der leitende Autor Professor Seirian Sumner (UCL Center for Biodiversity & Environment) sagte: „Diese Hornissengenome sind erst der Anfang. Die Genome von mehr als 3.000 Insektenarten wurden inzwischen durch Bemühungen auf der ganzen Welt sequenziert, aber Wespen sind unter diesen unterrepräsentiert .
„Genome verraten uns Aspekte der Ökologie und Evolution, die andere Methoden nicht können. Die Evolution hat diese Insekten mit einem unglaublichen genetischen Werkzeugkasten ausgestattet, mit dem sie ihre Umwelt ausbeuten und ihre Beute jagen können.“
Ausgestattet mit diesen neuen Genomen hoffen die Wissenschaftler, das Management von Hornissenpopulationen zu verbessern, sowohl für ihre Ökosystemleistungen als Schädlingsbekämpfer in einheimischen Gebieten als auch als ökologische Bedrohung in Regionen, in denen sie invasiv sind.
Mehr Informationen:
Emeline Favreau et al., Hornissen auf die Genomkarte setzen, Wissenschaftliche Berichte (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-31932-x