Ohne eigene Fettsäuresynthese kein Nachwuchs

Die Osterfeiertage sind gerade vorüber. Dass sich Süßigkeiten leicht in Fett umwandeln lassen, haben viele Menschen auch in diesem Jahr wieder am eigenen Leib erfahren. Auch parasitische Wespen können Zucker in Fett umwandeln – eine Fähigkeit, die ihnen lange Zeit abgesprochen wurde.

Forschende der Universität Regensburg zeigen nun in einer neuen Studie gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Münster, wie wichtig dieser Stoffwechselweg für die Tiere ist. Wird die sogenannte Lipogenese – also die Umwandlung von Zucker in Fettsäuren und Fett – blockiert, können die Wespen keinen Nachwuchs mehr produzieren.

Die Larven fressen ihre Wirte fast vollständig auf

Parasitische Wespen gehören zu den Hautflüglern und zählen zu den artenreichsten Insektengruppen. Ihre Larven entwickeln sich in verschiedenen Entwicklungsstadien anderer Insekten, nachdem diese von den weiblichen Wespen parasitiert wurden.

Während ihrer Entwicklung fressen die Larven ihre Wirte fast vollständig auf und übernehmen dabei auch deren Fettreserven. Aus diesem Grund nahm man lange an, dass parasitische Wespen im Laufe der Evolution die Fähigkeit verloren hätten, Zucker in Fettsäuren umzuwandeln. Schließlich nehmen die erwachsenen Tiere zwar regelmäßig Nektar oder andere zuckerhaltige Sekrete auf, decken ihren Bedarf an Fett aber größtenteils über die als Larve vom Wirtsorganismus aufgenommenen Reserven. Forschende aus Regensburg konnten jedoch bereits in mehreren früheren Studien zeigen, dass diese Annahme nicht zutrifft. In Experimenten mit 13C-markiertem Zucker wiesen sie nach, dass sich der Kohlenstoff aus dem aufgenommenen Zucker in den Fettsäuren und Fetten der Wespen wiederfindet.

Die Tiere sind also durchaus in der Lage, Zucker in Fett umzuwandeln. Dennoch blieb umstritten, welche Bedeutung die Lipogenese tatsächlich für die Biologie parasitischer Wespen hat. „Leider wurde die Relevanz dieses Stoffwechselwegs von einigen Kollegen weiterhin bezweifelt. Deshalb haben wir unsere Untersuchungen fortgeführt, um dieser Frage noch genauer auf den Grund zu gehen“, sagt Prof. Joachim Ruther, Leiter des Regensburger Forscherteams.

Ohne Fettsäuresynthese funktioniert Eierproduktion nicht

In Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Münster identifizierte das Team nun das Gen Nvfas1 bei der parasitischen Wespe Nasonia vitripennis. Dieses Gen kodiert das Enzym Fettsäuresynthase, das eine zentrale Rolle bei der Herstellung von Fettsäuren spielt. Mithilfe der RNA-Interferenz – einer Methode, mit der sich Gene gezielt ausschalten lassen – deaktivierten die Forschenden das Gen experimentell. Die Folgen waren deutlich. Männchen konnten ihren Vorrat an Sexuallockstoffen, die sie aus Fettsäuren synthetisieren, nicht mehr erneuern. Weibchen stellten die Neuproduktion von Reservefetten aus Zucker vollständig ein. Das wichtigste Ergebnis zeigte sich jedoch bei der Fortpflanzung. Weibchen ohne funktionierende Fettsäuresynthese waren nicht mehr in der Lage, lebensfähige Eier zu produzieren – obwohl sie noch über Fettreserven verfügten. Entsprechend entwickelten sich ihre Ovarien nur unvollständig, wenn das Gen Nvfas1 ausgeschaltet war.

Fettsäurebiosynthese – zentrale Bedeutung für parasitische Wespen

Ein vollständiger Verlust der Fortpflanzungsfähigkeit stellt aus evolutionärer Sicht ein Worst-Case-Szenario für einen Organismus dar. Die Ergebnisse der Studie unterstreichen daher umsomehr die zentrale Bedeutung der Fettsäurebiosynthese für die Biologie parasitischer Wespen. „Unsere Ergebnisse deuten zudem darauf hin, dass vorhandene Fettreserven nicht einfach zur Produktion von Eiern abgezweigt werden können. Eine funktionierende Neuproduktion von Fettsäuren ist offenbar eine Voraussetzung für eine erfolgreiche Eientwicklung“, sagt Joachim Ruther. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Sciety B – Biological Sciences“ veröffentlicht.