Doublesex – das Gen, das den Sexappeal von Wespenmännchen steuert

Insektenmännchen können durch einen genetischen Trick geruchlich zu Weibchen werden. Das haben Wissenschaftler der Universität Regensburg in einer Kooperation mit der Universitäten Wageningen (Niederlande) und Riverside (USA) nachgewiesen.

Dass sich Insekten bei der Partnersuche auf ihren Geruchsinn verlassen, ist seit langem bekannt. Was jedoch die genetischen Ursachen dafür sind, dass männliche und weibliche Insekten unterschiedlich riechen, ist bei den meisten Arten noch weitgehend unerforscht. Forschende der Universität Regensburg haben jetzt gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Universitäten Wageningen (Niederlande) und Riverside (USA) gezeigt, dass Männchen der parasitischen Wespe Nasonia vitripennis durch einen Knockdown des Gens Doublesex nicht nur ihre attraktiven Sexuallockstoffe verlieren, sondern von ihren Geschlechtsgenossen sogar selbst für Weibchen gehalten werden. Die Ergebnisse der Studie wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society B – Biological Sciences veröffentlicht.

Bei der Partnerfindung von Insekten sind chemische Botenstoffe, so genannte Sexualpheromone, auf verschiedenen Ebenen beteiligt. Sie ermöglichen das Auffinden von Paarungspartnern über größere Entfernungen, das Erkennen des anderen Geschlechts im Nahbereich, oder sie sind sogar Voraussetzung dafür, dass der Partner überhaupt zur Paarung einwilligt. „Männchen der parasitischen Wespe Nasonia vitripennis sind wahre Meister, wenn es darum geht, Weibchen mit chemischen Signalen anzulocken und von ihren Qualitäten zu überzeugen“, sagt Prof. Dr. Joachim Ruther, der mit seinem Team am Institut für Zoologie der Universität Regensburg an der Pheromonkommunikation von Insekten forscht. Die männlichen Wespen geben einen Sexuallockstoff ab, der hochattraktiv für unverpaarte Weibchen ist und erkennen diese dann anhand des Kohlenwasserstoffmusters auf ihrer Körperoberfläche, welches sich in seiner Zusammensetzung von dem der Männchen unterscheidet. Bei der Balz verwenden die Männchen schließlich eine Art Aphrodisiakum, welches die Weibchen paarungsbereit macht.

An der chemischen Identität des Aphrodisiakums wird seit mehr als 40 Jahren geforscht

Welche Gene dafür verantwortlich sind, dass Männchen und Weibchen von N. vitripennis unterschiedliche Botenstoffe besitzen, war bislang weitgehend unbekannt. Ein vielversprechender Kandidat war der Transkriptionsfaktor Doublesex (Dsx), der zuerst bei Fruchtfliegen gefunden wurde und hier die Ausbildung geschlechtsspezifischer Merkmale steuert. Schalteten die Forschenden bei Nasonia-Männchen das Dsx-Gen ab, waren diese weder in der Lage, Weibchen aus größerer Entfernung anzulocken noch bei ihnen während der Balz Paarungsbereitschaft auszulösen, was darauf hindeutet, dass ihnen durch den Knockdown von Dsx auch das Aphrodisiakum abhandengekommen war. Statt erfolgreich um die Gunst der Weibchen werben zu können, wurden die Knockdown-Männchen nun von ihren Geschlechtsgenossen sogar selbst für Weibchen gehalten und lösten bei diesen heftiges Balzverhalten aus. Den Grund für diese Veränderungen fand das Regensburger Forschungsteam durch chemische Analysen der Knockdown-Männchen heraus. Zum einen enthielt die Pheromondrüse der Knockdown-Männchen nur noch winzige Spuren des Sexuallockstoffs. Zum anderen war aus ihrem Kohlenwasserstoffmuster (Z)-9-Hentriaconten, eine für Männchen typische Komponente, fast völlig verschwunden. „Offensichtlich spielt dieser Stoff eine entscheidende Rolle bei der Geschlechtserkennung, denn wenn wir ihn in synthetischer Form wieder zum Kohlenwasserstoffmuster der Knockdown-Männchen hinzufügten, waren sie wieder völlig unattraktiv für ihre Geschlechtsgenossen“, sagt Joachim Ruther.

Durch ihre Versuche konnten die Forschenden also nicht nur zeigen, dass Dsx ein entscheidender Faktor für die geschlechtsspezifische Pheromonproduktion bei Nasonia vitripennis ist, sondern auch noch aufklären, woran Männchen das Geschlecht eines Artgenossen erkennen, bevor sie mit ihrem Paarungsritual beginnen. An der chemischen Identität des mysteriösen Aphrodisiakums wird seit mehr als 40 Jahren vergeblich geforscht. Da es bei den Knockdown-Männchen offenbar fehlt, hoffen die Forschenden nun, dieses Geheimnis durch vergleichende chemische Analysen von Knockdown- und Wildtypmännchen endlich zu lüften.

Originalpublikation:

Yidong Wang, Weizhao Sun†, Sonja Fleischmann, Jocelyn G. Millar, Joachim Ruther and Eveline C. Verhulst. “Silencing Doublesex expression triggers three-level pheromonal feminization in Nasonia males”. Veröffentlicht in Proceedings of the Royal Society B – Biological Sciences

DOI: https://doi.org/10.1098/rspb.2021.2002