Räuberisches Verhalten als vererbte Eigenschaft über mehrere Generationen bei Nematoden

Studie beleuchtet die Rolle langfristiger Umweltveränderungen bei der Evolution des räuberischen Verhaltens von Nematoden
 

Forschung des Max-Planck-Instituts für Biologie Tübingen zeigt, wie Nematoden durch langfristige Umwelteinflüsse schnell zu räuberischem Verhalten übergehen können. Über 101 Generationen hinweg führten Veränderungen in der Ernährung zu einer vollständigen Umstellung auf 100 % räuberisches Verhalten, was die traditionellen Ansichten über konstante Merkmale in Frage stellt. Dies zeigte die bedeutende Rolle des genetischen Gedächtnisses über mehrere Generationen und die Beteiligung von microRNAs bei der Gestaltung evolutionärer Anpassungen.

Ein Forscherteam vom Max-Planck-Institut für Biologie in Tübingen hat bedeutende Fortschritte beim Verständnis der Evolution des räuberischen Verhaltens von Nematoden gemacht und damit etablierte Paradigmen der Evolutionsbiologie in Frage gestellt. Ihre Studie zeigt, dass langfristige Umwelteinflüsse eine entscheidende Rolle bei der Ausprägung des Verhaltens spielen, wobei es über mehrere Generationen hinweg zu bedeutenden Anpassungen als Reaktion auf Veränderungen in der Ernährung kommt.

In Experimenten über 101 Generationen hinweg beobachteten die Forscherinnen und Forscher, dass Nematoden, die dem Bakterium Novosphingobium ausgesetzt waren, einer alternativen Nahrungsquelle zu E. coli, einen sofortigen und systemischen Wechsel zu 100 % räuberischem Verhalten in allen Testlinien zeigten. Diese Erkenntnis steht im direkten Gegensatz zum herkömmlichen Verständnis von fixierten räuberischen Merkmalen und unterstreicht die bemerkenswerte Fähigkeit dieser Organismen, ihr Verhalten als Reaktion auf Umweltveränderungen schnell abzuändern.

Mehrgenerationen-Gedächtnis und microRNA-Beteiligung

Diese bahnbrechende Forschung untersuchte die Mechanismen des räuberischen genetischen Gedächtnisses durch Mehrgenerationen-Studien und zeigte, dass bis zu fünf Generationen der Exposition erforderlich waren, um längerfristige Verhaltensänderungen (mit möglicher Rückkehr) zu erreichen.

Die Studie deckte auch die Beteiligung von microRNAs, insbesondere der miR35-Familie, an der transgenerationalen Vererbung im Zusammenhang mit dem ebax-1-Gen auf und stellte einen bedeutenden Fortschritt in unserem Verständnis der genetischen Verhaltensregulierung dar.

„Diese Forschung eröffnet neue Wege im Verständnis der Verhaltensplastizität“, sagt Shiela Quiobe, Doktorandin und Erstautorin der Studie. „Diese Entdeckung war völlig unerwartet, und jetzt ist es aufregend, weil wir gerade erst an der Oberfläche kratzen, um die Mechanismen der microRNAs zu verstehen.“

Hauptautor Dr. Ralf Sommer, Direktor der Abteilung für Integrative Evolutionsbiologie, betont die weitreichende Bedeutung der Ergebnisse. „Das Langzeit-Umweltinduktions-Experiment ist ein neuartiger Ansatz im Kontext der phänotypischen Plastizität, um zu zeigen, dass Umweltreaktionen für längere evolutionäre Zeiträume wichtig sein können.“ Er fügt hinzu: „Die Tatsache, dass wir ein Phänomen sehen, bei dem man wirklich mehrere Generationen braucht, um ein solches Gedächtnis zu induzieren, deutet darauf hin, dass es mehr Überschneidungen zwischen Ökologie und Evolution geben könnte.“

Diese Ergebnisse stellen bisherige Annahmen über räuberische Strategien bei Nematoden in Frage und unterstreichen die Bedeutung des ökologischen Kontexts für die evolutionäre Dynamik. Sie zeigen ein bisher unerkanntes Zusammenspiel zwischen Umweltfaktoren und evolutionären Prozessen auf, das sich möglicherweise auf unser Verständnis von Anpassungs- und Überlebensstrategien in sich verändernden Ökosystemen auswirkt.

Im Rahmen der Forschung sind Folgestudien geplant, um die molekularen Ziele der microRNAs und das auslösende Bakterium, das an diesem adaptiven Verhalten beteiligt ist, näher zu erforschen.