Farbimitation

Ein einziges Gen bestimmt Mimikry bei Schmetterlingen

26.07.2011 16:35

Mimikry bezeichnet die Ähnlichkeit zwischen harmlosen und gefährlichen Tieren, welche dazu genutzt wird, um Feinde abzuschrecken. So ahmt die Schwebfliege das gelb-schwarze Warnmuster der Wespe nach. Die rund 40 Arten der tropischen Heliconius-Schmetterlinge (Bilder) tragen dagegen ein rotes oder oranges Warnmuster auf ihren Flügeln. Dass diese Mimikry der Falter auf der Veränderung von nur einem einzigen Gen beruht, hat jetzt ein internationales Forscherteam herausgefunden.

"Dies ist unser erster Blick darauf, wie Mimikry und konvergente Evolution auf genetischer Ebene funktionieren", sagt Robert Reed von der University of California in Irvine. Bisher habe man vermutet, dass jeweils unterschiedliche Gene die Warnmuster hervorrufen. Das in zehnjähriger Arbeit identifizierte Gen "Optix" habe jedoch in Schmetterlingsarten in ganz Süd- und Mittelamerika rote Flügelmuster unabhängig voneinander entstehen lassen.

"Das passt auch zu den wachsenden Belegen von anderen Tierarten, dass die Evolution nur von einer relativ kleinen Anzahl von Genen kontrolliert wird. Von den Zehntausenden Genen in einem typischen Erbgut scheint nur eine Handvoll wieder und wieder größere evolutionäre Veränderungen anzutreiben", erklärten die Forscher im Fachmagazin "Science".

Ungefährliche Tiere kopieren "gefährliche" Farbmuster
Wenn giftige oder wehrhafte Tiere ihre Fressfeinde warnen wollen, nutzen sie dafür oft gleiche Signalfarben: gelb-schwarze Muster wie bei Wespen, Hornissen und Bienen oder rote Flecken auf den Flügeln wie bei tropischen Schmetterlingen.

Der Vorteil dieser sogenannten Müllerschen Mimikry: Fressfeinde müssen nur eines der ungenießbaren Tiere fressen, um auch bei allen anderen Arten dieses Farbmuster zu meiden. Dieses Schutzprinzip lässt ganze Mimikry-Ringe von gleichen Warntrachten bei unterschiedlichen, auch nicht miteinander verwandten Arten entstehen.

Nach Flecken-Genen gesucht
Für ihre Studie züchteten die Forscher Schmetterlinge verschiedener Heliconius-Arten in Netzkäfigen. In Erbgut-Analysen suchten sie bei den Tieren gezielt nach Genen, die bei Arten mit roten und orangen Flügelflecken aktiv, bei Arten ohne Flecken inaktiv waren. Bei einer Sequenz wurden Reed und seine Kollegen fündig. Ein Abgleich mit Genbanken enthüllte, dass das Gen "Optix" kein Unbekannter war: Andere Forscher hatten es bereits als Pigment-Gen in den Augen ganz anderer Organismen identifiziert.

Dass dieses Gen Urheber der Warntracht war, überraschte die Forscher allerdings. "Biologen haben seit Jahrhunderten versucht zu erklären, was das Leben in den Tropen so vielfältig macht. Jetzt hat diese Forschergruppe entdeckt, dass nur ein Gen die Basis bildet für eine der spektakulärsten evolutionären Anpassungen in der Natur. Möglicherweise wird sich auch die genetische Basis der Artenvielfalt als viel einfacher entpuppen als wir erwartet haben", kommentiert Eldredge Bermingham, Direktor des Smithsonian Tropical Research Institute, die neuen Ergebnisse.

Fotos: Markos Guerra, Smithsonian Tropical Research Institute