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FP7

GUTS Ergebnis in Kürze

Project ID: 300584
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Dänemark

Pilze anbauende Ameisen als Modellsysteme

Soziale Insekten bilden gute Modellsysteme für das Studium der Symbiose, der engen und langfristigen Beziehung zwischen verschiedenen Arten. Eine EU-finanzierte Initiative untersuchte die Bakterien in den Eingeweiden von Atta-Ameisen, eine fast unbekannte Komponente der Symbiose zwischen den Ameisen und den Pilz-Gärten sie als Nahrungsquelle unterhalten.
Pilze anbauende Ameisen als Modellsysteme
Der Pilzanbau der Atta-Ameisen wird von Wissenschaftlern als Modellsystem benutzt, um die Frage zu beantworten, wie mutualistische (Co-)Evolution die zwingende Zusammenarbeit zwischen den Arten formt und den Konflikt zwischen den Mitgliedern der Ameisenfamilien und zwischen Wirts-Kolonien und ihren Pilz-Symbionten regelt. Doch bisher gab es nur sehr wenig Forschung zu den Mikroorganismen, die im Darm dieser Ameisenart angetroffen werden, die sich vor mehr als 50 Millionen Jahre entwickelt hat. Die Stickstoffarmen Essgewohnheiten lassen darauf schließen, dass sie bakteriellen Symbionten im Darm haben, um Stickstoff zu erhalten und ihre Ernährungseffizienz zu steigern.

Das EU-geförderte Projekt GUTS (Gut symbiomes of fungus-growing ants) wurde eingerichtet, um mögliche bakterielle Symbionten im Darm quer durch die Gattungen und Arten der Atta- Ameisen zu identifizieren. Dies schließt ihre Gewebespezifität und ihr Funktion in den Eingeweiden ein, um die schrittweise Weiterentwicklung der Symbiose von der kleinen Subsistenzwirtschaft aus hin zum Anbau in fast industriellem Maßstab Landwirtschaft zu rekonstruieren.

Es wurden verschiedene Techniken verwendet, um zu zeigen, dass die mikrobielle Gemeinschaft im Darm der Atta meist aus funktionsfähigen Alpha-Proteobakterien und Mollicutis-Klassen von Bakterien mit nur wenigen dominanten Stämmen besteht. Die Anwesenheit von prokaryotischen nifH Genen im Darm der Ameise ergab, dass einige der Mikroorganismen eine Rolle bei der Stickstofferhaltung spielen. Dies wurde unter Verwendung einem spezifischen NifH-Antikörper bestätigt, der zeigte, dass das Ileum und rektale Papillen die Bereiche des Darms sind, in denen Stickstoff gespeichert wird.

Die Studie fand auch heraus, dass Darmbakterien durch die Anwesenheit / Abwesenheit von Antibiotika-produzierenden Actinobacteria in der Kutikula der Ameise beeinflusst werden. Ameisenarten ohne diese kutikulären Bakterien wiesen instabilere Darmbakteriengemeinschaften auf. Eine weitere Studie wurde an dem Modellsystem Acromyrmex echinatior durchgeführt, um mögliche Verbindungen zwischen Darmbakteriengemeinschaften und Verwandtenerkennung zu bestimmen. Die Forscher setzten 2 000 Ameisen aus 4 verschiedenen Kolonien unterschiedlichen Nahrungszusammensetzungen aus, die entweder einen langsamen oder einen schnellen Verlust der Darmbakterien verursachten oder die Vielfalt dieser Darmbakteriengemeinschaften verbesserten. Die Forscher führten dann Aggressionstests zwischen Nest-Genossen und nicht-Nestgenossinnen durch, stellten kutikulären Kohlenwasserstoffprofilen auf und analysierten auch die endgültigen Darmbakterienprofile.

Die Ergebnisse von GUTS werden dazu beitragen, die Kluft zwischen der Molekularbiologie und der Evolutionsbiologie zu überbrücken, indem grundlegende Fragen zur Symbiose in einem sozialen Insektenmodellsystem beantwortet werden.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Symbiose, Atta, Ameisen, Pilze Gärten, Alpha-Proteo, Mollicutis, nifH Gen, Acromyrmex echinatior
Datensatznummer: 182856 / Zuletzt geändert am: 2016-06-06
Bereich: Biologie, Medizin