Mitfühlende Ohrwürmer züchten fürsorgliche Töchter • Elena Naimark • Science News zu "Elementen" • Entomologie, Ethologie, Evolution

Mitfühlende Ohrwürmer züchten fürsorgliche Töchter

Der weibliche Ohrwurm, der die jungen Nymphen bewachte, gab gerade ihre Eier frei. Von einer fürsorglichen Mutter gezüchtet, kümmern sich die Töchter auch um ihre eigenen Nachkommen. Foto von warrenphotographic.de

Es ist bekannt, dass bei höheren Wirbeltieren die Pflege der Nachkommen von Generation zu Generation weitergegeben wird. Hier sind beteiligt und genetische Mechanismen der Vererbung und Epigenetik und Lernen. Wie sich herausstellte, wird auch das Pflegeverhalten der Insekten für Jungtiere vererbt, und hier spielen Training und epigenetisches Erbe die Hauptrolle. Unabhängig von den verfügbaren genetischen Eigenschaften, wenn die Ohrenschmalzmutter für die ihr anvertrauten Jugendlichen verantwortlich wäre, würden die Nachkommen mit einem erhöhten Maß an Pflege wachsen und den festgelegten Trend der elterlichen Fürsorge fortsetzen.

Deutsche Wissenschaftler der Mainzer Universität Gutenberg und der Goethe-Universität Frankfurt (Frankfurt am Main) widmeten sich dem antiken Thema der Herkunft der Familie. Sie interessierten sich für den evolutionären Aspekt der Vorteile, die die elterliche Fürsorge in den frühen Phasen der Bildung von Familienbeziehungen bietet, und ob es einen Transfer von Vetternwirtschaft von Generation zu Generation gibt.Diese "Familienfrage" betrifft nicht nur höhere Tiere, da viele Tiere sich um ihre eigenen Nachkommen kümmern. Dies sind die Arten, die die sogenannte K-Strategie praktizieren, mit einer charakteristischen geringen Populationsgröße, geringer Sterblichkeit der jungen, stabilen Lebensbedingungen, etc. Sie sind gegen die Arten mit der r-Strategie, die durch eine hohe Populationszahl gekennzeichnet ist Sterblichkeit und instabile Lebensbedingungen. In letzterem, in der Art des Lebens, ist die Sorge um den Nachwuchs nicht gegeben. (Für K- und R-Strategien, siehe: Reproduktionsstrategien, und auch die Theorie der r / K-Selektion.)

Ausgehend von der Frage nach der Entwicklung der familiären Beziehungen, wählten die Wissenschaftler den Gegenstand des Studiums der gewöhnlichen Ohrwürmer. Es ist schwer vorstellbar, dass dies kein sehr schönes Insekt ist (vielleicht hat der Ohrwurm Bewunderer, die meine subjektive Einschätzung verzeihen), kann sich in eine fürsorgliche Mutter verwandeln, die den Rest ihrer Babys sorgfältig schützt. Aber es ist.

Das Weibchen, das sich am Ende des Herbstes mit einem Männchen verpaart hat, gräbt einen Bau, in dem es Winter gibt und am Ende des Winters Eier legt. Das Mauerwerk für mehrere Monate wird zum Gegenstand ihrer wachsamen Aufmerksamkeit: Im Nerz zieht das Weibchen Eier ausEine Kammer zu einer anderen, wo die aktuellen Bedingungen am besten geeignet sind, reinigt die Eier von Parasiten, verbringen mehr als 80% der Zeit auf der Kupplung. Im Frühjahr, wenn Nymphen auftauchen, fängt sie an, sie zu stillen – bringt geeignete Beute oder stößt für sie überkochtes Essen auf. Pflege für Nymphen dauert mehrere Wochen, bis sie sich dreimal mausern und nicht auf die Stufe eines erwachsenen Insekts gehen (insgesamt gibt es 5 Häutungen in Ohrwürmern).

Unter den Ohrwürmern gibt es aber auch weniger verantwortungsbewusste Mütter. Sie geben ihre Brut auf und verschwenden keine Zeit und Mühe, sie zu ernähren und von Parasiten zu säubern. Außerdem konkurrieren sie mit ihren Nachkommen um Nahrung und verringern so das Überleben von Jungtieren. Dieses Verhalten ist durchaus akzeptabel für Ohrwürmer, da ihre Nymphen, im Gegensatz zu Jungvögeln und anderen hilflosen Babys, leicht für sich selbst sorgen können: Nahrung finden und ergreifen und sich vor Feinden schützen. So ist mütterliche Anwesenheit für Ohrwürmer, die aus den Eiern kamen, überhaupt nicht notwendig.

Die Frage ist also: "Warum sind Ohrwürmer eine Mutter?" erweist sich als wirklich nicht trivial. Was nutzt die Tatsache, dass das Weibchen Ressourcen für Nachwuchs ausgibt,Was wird schon großartig? Sie kann sie schließlich für eine zusätzliche Verlegung ausgeben (oft passiert genau das).

Wissenschaftler führten eine Reihe von Experimenten durch, in denen sie mehrere Generationen von Ohrwürmern in Anwesenheit einer fürsorglichen Mutter und ohne sie aufwuchsen. Gleichzeitig überprüften sie verschiedene Alternativen: Was wäre, wenn die Eltern ein Mann und eine Frau wären, die als Waisen aufwuchsen; wenn das Weibchen eine Waise ist und das Männchen in der Gegenwart der Mutter aufwächst; oder wenn beide Eltern in Anwesenheit von Müttern aufgezogen werden. Dann wurden die Eigenschaften der erhaltenen Nachkommen verglichen, wenn sie mit oder ohne Mütter gezüchtet wurden. Gleichzeitig wurden die Morphologie adulter Insekten, die Rate der Nymphenentwicklung (von der ersten bis zur letzten) und die Verhaltenszeichen der Mütter in Bezug auf die Nachkommen berücksichtigt: Schützen sie ihre Klauen, schützen sie Nymphen und füttern sie gut.

Verhaltensmerkmale können offensichtlich nicht nur von der Familiengeschichte des Mutterohrwurms abhängen, sondern auch von den Eigenschaften der Nachkommen, die sie aufzieht. In der Erfahrung (Abb. 1) sorgten die Ohrwürmer für die Jungen von jemand anderem (es half dabei, dass Ohrwürmer ihre Lege nicht von denen anderer unterschieden), so dass Mutterohrwürmer bzw. Stiefmutterohrwürmer bei jeder Legung mit einer gegebenen aufwachsen konnten Familiengeschichte.Nachdem die Forscher die Legion der anderen in die Erziehung der Frau gelegt hatten, entfernten sie die Wirkung der genetischen Verwandtschaft: Die Frau hatte keine Möglichkeit, sich um ihre eigene zu kümmern – im Gegensatz dazu war es notwendig, nur die Fremden zu pflegen. Außerdem erlaubte es zu sehen, ob Mütter in ähnlicher Weise Clutch und Nymphen behandeln, die von Waiseneltern und Eltern, die von ihren Müttern betreut werden, erzeugt werden. Mit anderen Worten, ob die Beteiligung der "Großmutter" an den Eigenschaften der "Enkelkinder" und das mütterliche Verhalten der "Enkelinnen" überwacht wird, dh ob sich die Langzeitwirkung der Betreuung der Nachkommen bemerkbar macht. Wissenschaftler haben errechnet, dass, wenn die Pflege der Nachkommen in Ohrwürmern streng durch Vererbung festgelegt wird, die Merkmale der Pflege bei denen, die von Müttern aufgezogen oder ohne Mütter gezüchtet werden, ähnlich sein werden. Wenn Erziehung wichtig ist, wird sich der Unterschied irgendwie manifestieren.

Abb. 1. Das Schema des Experiments. (a) – Kurzfristig wurden die Auswirkungen der Abwesenheit der Mutter (mütterlicherseits, MD) und des Vorhandenseins (maternal neigte, MT) der Mutter entsprechend den Eigenschaften der Nymphen und der Geschwindigkeit ihrer Entwicklung bewertet. Insekten, die in Gegenwart der Mutter gezüchtet werden, werden gezeigt in grauund Insekten, die ohne Mütter wuchsen – schwarz. (b) – Auf lange Sicht wurde der Einfluss von mütterlicher Anwesenheit / Abwesenheit durch eine Generation bewertet. Im ersten Schritt wurden Weibchen und Männchen mit unterschiedlicher Familiengeschichte (in allen möglichen Varianten) gekreuzt, dann legte das Weibchen Eier. In der zweiten Phase wurde jede Kupplung in zwei Teile geteilt, die Adoptivmüttern mit einer anderen Familiengeschichte gegeben wurden. In der dritten Phase wurde ein Teil der Nymphen abgeschieden, so dass sie ohne mütterliche Fürsorge wachsen würden. Das Experiment überwachte die Verhaltensmerkmale der Mutter in Bezug auf die Pupillen sowie die Eigenschaften der Nachkommen selbst. Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Proc. R. Soc. B

Die Ergebnisse überraschten die Wissenschaftler. Ohrwürmer, die ohne mütterliche Beteiligung gezüchtet wurden, waren größer und von stärkerer Gewohnheit (mit langen Zangen-Cerci), entwickelten sich schneller. Die Mortalität der Jugendlichen war in allen Experimenten ähnlich, die mütterliche Versorgung hatte keinen Einfluss auf diesen Indikator. Es stimmt, Wissenschaftler haben die idealen Bedingungen im Labor – volle Nahrungsaufnahme, konstante Feuchtigkeit und Temperatur – beeinflusst. Mütter, die sich um Nachwuchs kümmern, könnten in der Nähe der Kupplung Nahrung wegfressen und so die Jungen dieser Ressource berauben.Darüber hinaus könnte auch die Konkurrenz um die Ernährung der Mutter betroffen sein, die den jungen Menschen Kraft nimmt und die Gesamtmenge der aufgenommenen Nahrung reduziert. In der Natur geschieht dies in der Regel nicht. Auf der anderen Seite zeigt dieses Ergebnis zumindest für solche optionalen Familienbeziehungen den relativen Nutzen der Betreuung durch die Mutter. Manchmal kann es nützlich sein, manchmal aber auch schädlich. Wie dieses Experiment gezeigt hat, kann es unter Bedingungen von Ressourcenknappheit und einer Fülle äußerer Feinde nützlich sein.

Interessanter ist der Einfluss der mütterlichen Fürsorge auf die mütterlichen Qualitäten ihrer Tochtergesellschaften. Wenn sie ohne Mütter aufwachsen, werden sie selbst zu mittelmäßigen Eltern: Nur so laufen sie lange Zeit aus ihren Fängen, ihre Jungen schützen sich weniger willig und Nymphen fressen wenig. Mit anderen Worten, sie haben ihre Vergangenheit irgendwie kopiert. Nach einer Generation bleibt der Effekt der Verlangsamung der Entwicklung der Jungen erhalten: In Gegenwart der Mutter nehmen die Nachkommen mehr Zeit, um alle Häutungen zu vervollständigen. Nun, das wird uns nicht überraschen: je ernster die Mutter, desto infantischer der Nachwuchs, es ist lustig, dass diese Regel auch für Ohrwürmer gilt.

Noch ungewöhnlicher ist der Einfluss der Männchen auf die Manifestation der Vetternwirtschaft.Die Männchen, die von ihren Müttern aufgezogen wurden, gaben Nachwuchs und erforderten besondere Aufmerksamkeit. Während von Männern, die die "Reize" der mütterlichen Fürsorge in ihrer Kindheit nicht erlebten, stellt sich heraus, weniger anspruchsvolle Jugendliche. Wie aus den dargestellten Graphiken hervorgeht (Abb. 2), ist die Aufmerksamkeit der Mütter-Ohrwürmer auf die Nachkommen von Waisenvätern und Vätern mit Müttern sehr unterschiedlich. Die Nachkommenschaft der Waisen Stiefmutter-Ohrwürmer ist kühler und versorgt sie mit weniger Nahrung. Diese Unterscheidung, obwohl illustriert, aber die Diskussion des Autors ist sehr bescheiden, beschränkt sich auf eine einfache Feststellung der Tatsache. Nichtsdestoweniger kann dies auf eine lebhafte Manifestation von Geschlechterkonflikten hindeuten (siehe: Sexueller Konflikt). Es ist vorteilhaft für das Männchen, dass das Weibchen sich so gut wie möglich um seinen Nachwuchs kümmert, während für das Weibchen selbst zu viel Sorge um den Nachwuchs belastend sein kann. In diesem Fall kann das Männchen den Erbkomplex bearbeiten und an die nächste Generation weitergeben, was die Weibchen dazu zwingt, ihren Nachkommen erhöhte Aufmerksamkeit zu schenken. Solch ein Komplex funktioniert nicht für Töchter, da es für sie in Zukunft nicht profitabel ist, exzessive Liebe für sich selbst zu zeigen.Es ist möglich, dass Geschlechterkonflikte eine Rolle bei der Entwicklung von Vetternwirtschaft und der Veränderung von R / K-Strategien spielen.

Abb. 2 Verschiedene Manifestationen der Pflege für die Nachkommen in der zweiten Generation von Ohrwürmern. (a) – wie lange die Adoptivmutter ihre Clutch unbeaufsichtigt lässt, wenn sie weggejagt wird: Das ohne mütterliche Fürsorge gezüchtete Weibchen wird längere Zeit davonlaufen. (b) – die Zahl der gefütterten Nymphen: Da die Nymphen transparent sind, wenn sie farbige Nahrung bekommen, sind die gefütterten Individuen leicht zu zählen; Frauen, die von Müttern aufgezogen werden, füttern ihre Nachkommen mehr. (c) – Die genetische Vergangenheit der Jungen beeinflusst den Grad der Besorgnis für sie: verschiedene Kombinationen von Eltern wurden getestet – Männer und Frauen, die mit oder ohne Mütter (MT – maternally neigten) oder ohne sie (MD – mütterlich beraubt) aufgezogen wurden. Man kann sehen, dass, wenn ein genetischer Vater in der Gegenwart einer Mutter aufwächst, seine Nachkommen auf die eine oder andere Weise ihm erhöhte Aufmerksamkeit schenken; dies gilt auch für die Paarung solcher Männchen mit verwaisten Weibchen. (d) – Adoptivmutter schützt eifersüchtiger die Nymphen, die von "Familien" Eltern produziert werden (ohne die genetischen Väter der Nymphen zu berücksichtigen). Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Proc. R. Soc. B

Die Geschichte der Familienbeziehungen in Ohrwürmern ist in vielerlei Hinsicht lehrreich.Erstens kann die elterliche Fürsorge allein den Nachkommen keinen greifbaren Nutzen bringen. Es wird nur wichtig, wenn sich die Bedingungen verschlechtern. Zweitens manifestieren die Nachkommen auf die eine oder andere Weise die ererbten elterlichen Eigenschaften – mit anderen Worten, die Wirkung der Betreuung der Nachkommen kann dauerhaft sein. So ist die Wiederholung von Familienbeziehungen von Generation zu Generation nicht nur für höhere Wirbeltiere – zum Beispiel Ratten und Primaten – charakteristisch, sondern auch für Ohrwürmer. Mit dem Auftreten von ungünstigen Bedingungen wird eine solche Langzeitwirkung sehr hilfreich sein. Drittens kann der Beitrag von Männern und Frauen zur Bildung von Familienbeziehungen unterschiedlich sein. Es ist profitabler für Männer, wenn Frauen sich um ihre Nachkommen kümmern. Wie das Beispiel mit Ohrwürmern zeigt, können die Anpassungen der Männchen und ihre Übertragung auf die nächste Generation entscheidend sein.

Wie genau der Pflegebedarf an die nächste Generation weitergegeben wird, bleibt unklar. Es kann sowohl ein genetischer als auch ein epigenetischer Mechanismus sein (für die epigenetische Vererbung der Nachkommenschaft, siehe die Nachrichten. Gene kontrollieren das Verhalten und Verhalten der Gene, Elemente, 12. November 2008)Daher möchte ich die vierte wichtige Schlussfolgerung betonen: Ohrwürmer haben sich in jeder Hinsicht als bequem und billig erwiesen, um solche Probleme zu klären. Sie haben eine große Variabilität in Bezug auf die elterliche Fürsorge, sie reagieren auf sich verändernde Bedingungen, verändern ihr Verhalten, sie sind leicht in den richtigen Kombinationen zu kreuzen, und die Ethikkommission wird wahrscheinlich nicht besonders auf das Töten von Ohrwürmern achten. Es wird also genügend Material geben, um den genetischen Hintergrund wichtiger Merkmale in diesem Sinne zu klären. Aber wie neugierig wäre es, den Komplex der Genregulatoren herauszufinden, der bei der elterlichen Fürsorge funktioniert. Wird es den Regulatoren des elterlichen Verhaltens bei Wirbeltieren ähnlich sein? Es bleibt zu hoffen, dass diese Arbeit fortgesetzt wird.

Quelle: Julia Thesing, Jos Krämer, Lisa K. Koch, Joël Meunier. Kurzfristige Vorteile, aber nicht begrenzt. Proc. R. Soc. B. 2015. V. 282. P. 20151617. DOI: 10.1098 / rspb.2015.1617.

Elena Naimark


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