Ökologie einer Verteidigungs-Symbiose: Untersuchung der Schutzwirkung und des Überlebensweges von Bienenwolf-Endosymbionten

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Symbiotische Assoziationen zwischen verschiedenen Organismen sind von großer Bedeutung für evolutionäre und ökologische Prozesse. Bakterien stellen dabei aufgrund ihrer enormen Vielfalt biochemischer Stoffwechselwege besonders wertvolle symbiotische Partner dar, deren Nutzung eukaryotischen Organismen völlig neue ökologische Nischen eröffnen kann. Weibchen der Grabwespengattung Philanthus (Hymenoptera, Crabronidae) kultivieren Streptomyces Bakterien in den Reservoiren einzigartiger Antennendrüsen und sezernieren diese vor der Eiablage in ihre Brutzellen. Die Bakterien werden später von der Larve aufgenommen und in den Kokon eingesponnen, wo sie den Schimmelbefall signifikant herabsetzen und dadurch die Bienenwolf-Larve gegen Pathogene schützen. In dem vorgeschlagenen Forschungsprojekt soll mit Hilfe von Biotests, genetische Analysen, Fluoreszenz-Färbungen und ultrastrukturellen Untersuchungen herausgefunden werden, ob und, wenn ja, wie die Symbionten vertikal von der Mutter an die Nachkommen weitergegeben werden. Der experimentelle Austausch von symbiotischen Streptomyceten zwischen verschiedenen Bienenwolf-Arten wird zeigen, ob ein horizontaler Transfer der Bakterien möglich ist. Um auf eine antibiotische Aktivität der Bakterien gegen andere Mikroorganismen (Bakterien und Pilze) zu testen, sollen Biotests mit Extrakten der Symbionten durchgeführt werden. Genomische Methoden sollen genutzt werden, um Gene zu identifizieren, die an der Produktion von Peptid- oder Polyketid-Antibiotika beteiligt sind. Die Ergebnisse des vorgeschlagenen Projektes werden wichtige Rückschlüsse auf die Evolution und Ökologie von Insekten-Actinomyceten-Symbiosen zulassen und könnten außerdem zur Entdeckung neuer Antibiotika führen, die für die Humanmedizin von Bedeutung sein könnten.