Die Migration des Distelfalters kennenlernen
Die Migration und Verbreitung vieler Insekten hat wirtschaftliche Folgen, wie die Bestäubung in landwirtschaftlichen Systemen, Schädlingsausbrüche und die Ausbreitung von Infektionskrankheiten. Der Falter V. cardui ist ein ideales Modell, um die Populationsdynamik von Insektenwanderungen zu untersuchen, da diese Art weltweit verbreitet ist. Obwohl der Distelfalter das potentiell größte Verbreitungsgebiet aller Falterarten hat, ist sein Wanderverhalten kaum bekannt. Die EU-finanzierte Initiative MIGRATION hat es sich zum Ziel gesetzt, die Migrationsstrategien von V. cardui besser zu verstehen. Das Team untersuchte genetische, ökologische und andere Faktoren, die das Phänomen der Insektenmigration steuern. MIGRATION stellte fest, dass die Art im Herbst von Europa ins tropische Afrika wandert und sich diese Massenwanderung im Frühjahr umkehrt. Dies bedeutet, dass V. cardui-Populationen die Sahara zweimal im Jahr durchqueren und auf gemäßigte und tropische Lebensräume angewiesen sind, um ihren Mehrgenerationenzyklus zu durchlaufen. Dies ist beispiellos für Wanderinsekten und nur in den Mustern von Zugvögeln wiederzufinden. „Wir verwenden Vanessa cardui, weil sie die kosmopolitischste Falterart und unter den über Land wandernden Arten die mit der größten bekannten Verbreitung ist“, so MIGRATION-Teammitglied Dr. Gerard Talavera. „Es ist ein ideales Modell, um zu messen, wie Migration den Genfluss in der Welt beeinflusst.“ Weltweite Probenahme Das Team stand vor der Herausforderung, Proben zu sammeln, die das gesamte Spektrum der Art auf der ganzen Welt repräsentieren. „Wir mussten Hypothesen aufstellen, wo und wann wir die Schmetterlinge finden, um Erhebungen durchzuführen. Wir sammelten Informationen mithilfe von Kollegen, bürgerwissenschaftlichen Programmen und der Modellierung von Klimamustern“, bemerkt Dr. Talavera. Das MIGRATION-Team verfolgte einen ungewöhnlichen Ansatz, bei dem sich die Feldexpeditionen nicht auf bestimmte Standorte konzentrierten, sondern ganze Länder oder ganze Kontinente untersuchten. Das bedeutete, dass sie ständig in Bewegung sein mussten, auf der Suche nach Belegen für gegenwärtige oder vergangene Brut, oder auf der Suche nach erwachsenen Schmetterlingen auf dem Wanderweg. Sie sammelten ein Reservoir von über 3000 Exemplaren weltweit und wählten eine Teilprobe für die genomische Sequenzierung und die Downstream-Populationsgenomik aus. Ursprüngliche sollten 600 Proben sequenziert werden, aber das Team entschied sich aufgrund des Erfolges bei der Probenahme dazu, mehr als 1 200 Proben zu verwenden. Sie schufen den größten molekularen Datensatz natürlicher Populationen einer Wanderspezies, die jemals untersucht wurde – den Menschen ausgenommen. Projektforscher nutzten das sogenannte Pollen Metabarcoding als Werkzeug, um Wanderwege zu verfolgen. As Machbarkeitsnachweis wiesen sie nach, dass die Technik es ermöglicht, die Wanderwege von Insekten zu verfolgen, indem man auf die verschiedenen Blüten zurückblickt, die diese Tausende von Kilometern voneinander entfernt besucht haben. Das Team benutzte andere Marker, um Wanderwege zu verfolgen, wie zum Beispiel wasserstoffstabile Isotope. Dies war das erste Mal, dass ein Insekt auf diese Weise auf interkontinentaler Ebene zwischen Afrika und Europa verfolgt wurde. MIGRATION sequenzierte mehrere vollständige Genome, die derzeit für die vergleichende Genomik und zur Identifizierung von genomischen Regionen, die am Migrationsverhalten beteiligt sind, zusammengestellt werden. Das Projekt war nicht ohne Herausforderungen. Dazu gehörte der multidisziplinäre Charakter dieser Forschung und die große Datenmenge, die die Arbeit extrem intensiv machte, wie Dr. Talavera erklärt. „Wir hatten noch keine Zeit, alle bis zur Veröffentlichung generierten molekularen Daten vollständig zu analysieren; diese Arbeit ist noch nicht abgeschlossen.“ Wie es weiter geht Für Dr. Talavera geht diese Art von Arbeit nie zu Ende, da es immer noch viele neue Fragen und Forschungsmöglichkeiten gibt. Das Team hat jedoch V. cardui als neues Modellsystem in der Evolutionsbiologie und der Erforschung der Insektenmigration etabliert. „Da wir das System jetzt dank aller Felddaten besser verstehen, können wir dieses Wissen nun für die Analyse der Wanderungen dieser oder anderer Arten in anderen Teilen der Welt nutzen“, schließt Dr. Talavera.
Schlüsselbegriffe
MIGRATION, Schmetterling, V. cardui, Insektenwanderung, Vanessa cardui, kosmopolitische Arten, genomische Sequenzierung, Evolutionsbiologie
