Weibliche Nasonia vitripennis auf einer blauen Schmeißfliege Puparia (Calliphora erythrocephala)
Männchen der Flugwespe Nasonia vitripennis sind in der Lage, die Puppen der Fliegen durch Geruch zu finden, unter deren Schutzhülle die Weibchen dieser parasitoiden Art flugbereit sind. Nachdem das Männchen eine solche Puppe gefunden hat, kann es nur darauf warten, dass die Weibchen daraus herauskommen und sich mit ihnen paaren (vielleicht nachdem es zuvor mit Rivalen gekämpft hat). Wie von den Autoren der Studie, deren Vorabdruck auf der bioRxiv-Website veröffentlicht wurde, festgestellt wurde, wurde N. vitripennis zwar als eine der am besten untersuchten Wespenarten der Welt angesehen, eine solche Paarungsstrategie wurde jedoch bisher nicht erwähnt.
Die Wespenlarven entwickeln sich in oder auf der Körperoberfläche von Insekten und Spinnen und fressen langsam den Wirt. In Imago verwandelt, verlassen sie das getötete Opfer, um einen Partner für die Fortpflanzung zu finden. Bei einigen Arten beginnen die Männchen jedoch, nach Weibchen zu suchen, noch bevor sie die Besitzer verlassen. Männchen der Schlupfwespe Pimpla disparis zum Beispiel lassen sich von den Geräuschen und Schwingungen leiten, die von den Weibchen erzeugt werden, die sich in den Raupen der Schwammspinner (Lymantria dispar) entwickeln. In anderen Fällen erkennen männliche Reiter weiblich infizierte Insekten durch Pheromone und andere flüchtige Substanzen.
Ein Expertenteam um Rhitoban Raychoudhury vom Indian Institute of Education and Science in Mohali beschloss herauszufinden, wie eine der weltweit am besten untersuchten Wespen – die Gattung Nasonia aus der Familie der Pteromalidae, Parasitoide der Puppen der Muscomorpha – Partner findet. Nach bisherigen Studien verlassen die Männchen dieser Insekten als erste die Wirtspuppe (so heißt die Larvenhaut, die als Schutzhülle für die Puppen vieler Fliegen dient; darunter verstecken sich auch die Larven der Nasonia die Fliegenpuppe, aber sie dringen nicht in die Puppe ein und ernähren sich von ihrer Oberfläche, daher gelten sie als Ektoparasitoide), wonach zahlreichere Weibchen auf die Freisetzung warten, um sich mit ihnen zu paaren. Gleichzeitig schützen sie die Puppe ihres ehemaligen Besitzers aktiv vor Rivalen und fliegen in der Regel nicht weit davon weg.
Laut Raichoudhury und seinen Co-Autoren könnte der Wettbewerb zwischen den Männchen dieser Reiter und ihre Fähigkeit, sich wiederholt zu paaren, zu alternativen Paarungsstrategien führen, wie zum Beispiel das Auffinden anderer infizierter Puppen in der Nähe der Puppe, aus der sie geschlüpft sind. Dieses Verhalten ist jedoch mit Risiken behaftet - und es erklärt sich nicht nur durch mögliche Kollisionen mit Konkurrenten (einschließlich Männchen, die es geschafft haben, aus der Puppe herauszukommen und nun darauf warten, dass Weibchen daraus hervorgehen). Tatsache ist, dass einige der Puppen, auf denen Nasonia parasitiert, ausschließlich Männchen hervorbringen (Weibchen dieser Gattung sind wie viele andere Hymenopteren in der Lage, Eier zu produzieren, die sich ohne Befruchtung entwickeln - und aus ihnen schlüpfen nur Männchen). Ein männlicher Fahrer, der auf potenzielle Partner in seiner Nähe wartet, wird nur Zeit verschwenden. Wenn also Männchen einer bestimmten Art tatsächlich aktiv nach infizierten Puppen suchen, müssen sie zwischen denen unterscheiden, auf denen sich zukünftige Weibchen entwickeln.
In der ersten Phase testeten die Forscher, ob das Männchen Nasonia den Unterschied zwischen infizierten und nicht infizierten Fliegenpuppen erkennen kann. Es stellte sich heraus, dass ersteres sie viel mehr anzog. In Experimenten verbrachten Männchen aller vier Arten der Gattung (N. vitripennis, N. longicornis, N. giraulti und N. oneida) signifikant mehr Zeit auf der Oberfläche der Puppen infizierter Puppen im Vergleich zu nicht infizierten (p < 0,01 für alle Arten).
Das Leben des Nasonia-Männchens ist kurz, was bedeutet, dass es durchaus sterben kann, bevor die Larven, die auf der Puppe seiner Wahl wachsen, ausgewachsen sind und er sich mit ihnen paaren kann. Raichoudhuri und seine Kollegen wollten herausfinden, ob Männchen das Risiko eines solchen Ereignisses verringern können, indem sie Puppen den Vorzug geben, unter deren Oberfläche sich flugbereite Reiter verbergen. Es stellte sich heraus, dass die Männchen N. vitripennis und N. oneida dazu in der Lage sind: Zwischen Puppen mit Larven und Adulten wählten sie letztere (p < 0,01 bzw. p = 0,01). Männchen anderer Arten wurden von allen infizierten Puppen in etwa auf die gleiche Weise angezogen.
In der nächsten Phase wurden die männlichen Reiter gebeten, zwischen zwei Gruppen von Puppen zu wählen. Jeder von ihnen enthielt flugbereite Erwachsene, aber einige enthielten nur Männchen und der zweite - sowohl Männchen als auch Weibchen. Von den vier Arten zeigten nur Männchen von N. vitripennis die Fähigkeit, erstere von letzteren zu unterscheiden. Sie bevorzugten eindeutig Puppen mit heterosexuellen Verwandten im Inneren (p = 0,001).
Nun mussten Raichoudhuri und seine Kollegen herausfinden, auf welche Eigenschaften N. vitripennis-Männchen bei der Auswahl einer Puppe angewiesen sind. Tests haben gezeigt, dass ihre Vorlieben unabhängig von akustischen und visuellen Hinweisen sind. Die Reiter waren an geeigneten Puppen interessiert, auch wenn die erwachsenen Parasitoiden darin getötet wurden und keine Geräusche mehr produzieren konnten. Außerdem unterschieden sie nicht zwischen hellen und dunklen Puppen, die den früheren und späteren Entwicklungsstadien der Fliegenpuppen entsprechen.
Zusätzliche Experimente haben bestätigt, dass sich Männchen von N. vitripennis vom Geruch flugbereiter weiblicher Erwachsener leiten lassen. In einer davon lösten die Forscher in Dichlormethan Puppenhälften mit geschlüpften Reiterinnen auf. Die nicht infizierten Hälften, die mit der resultierenden Flüssigkeit behandelt wurden, erregten erhebliche Aufmerksamkeit der Männchen. Zum Vergleich: Die nicht infizierten Puppenhälften, auf die sie einfaches Dichlormethan tropften, weckten ihr Interesse nicht.
Um festzustellen, welche Verbindungen männliche Reiter anlocken, verwendeten die Forscher Chromatographie. Der Puppenextrakt mit flugfertigen Adulten wurde in polare und unpolare Fraktionen unterteilt und geprüft, welche davon für Männchen interessanter wäre. Männchen bevorzugten die unpolare Fraktion. Da es eine große Menge an Kohlenwasserstoffen der Nagelhaut enthält, haben Wissenschaftler vorgeschlagen, dass es ihr Geruch ist, der männlichen Reitern hilft, Puppen mit Weibchen zu finden.
Nach der chemischen Zusammensetzung der Nagelhaut zu urteilen, ist für Männer nicht das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Verbindungen wichtig, sondern ihr Verhältnis, das vom Geschlecht abhängt. Die entscheidende Rolle können neun Mono-, Di- und Tetramethylalkene mit einer Kettenlänge von mehr als dreißig Kohlenstoffatomen spielen, deren Gehalt in der Kutikula der Weibchen höher ist. Männchen spüren die charakteristische chemische Signatur von Weibchen und verstehen, dass sie eine geeignete Puppe vor sich haben.
Diese Idee wurde durch Experimente bestätigt, bei denen nicht infizierte Puppen mit einem Extrakt aus kutikulären Kohlenwasserstoffen von erwachsenen Männchen oder Weibchen behandelt wurden. Männer bevorzugten letzteres (p < 0,01). Eine zusätzliche Überprüfung zeigte, dass die Männchen von N. vitripennis sogar geringfügige Unterschiede in der Konzentration der für Weibchen charakteristischen Gerüche aufwiesen. Diese Fähigkeit ermöglicht es ihnen wahrscheinlich zu bestimmen, in welchem Entwicklungsstadium sich die Weibchen in der Puppe befinden und wie viele von ihnen. All dies beeinflusst die Entscheidung des Männchens, in der Nähe der gefundenen Puppe zu bleiben und mit Konkurrenten um sie zu kämpfen, einschließlich Männchen, die sie vor den Weibchen verlassen haben.
Raichoudhuri und seine Co-Autoren stellen fest, dass viele Insekten Weibchen anhand des Geruchs finden können. Von viel größerem Interesse ist die Fähigkeit von N. vitripennis, den Geruchssinn zu nutzen, um nach flugbereiten Weibchen zu suchen, die sich aber immer noch unter der Schale der Wirtspuppe verstecken. Gleichzeitig bleibt unklar, warum von den vier einander sehr ähnlichen Arten der Gattung Nasonia nur eine diese nützliche Anpassung erworben hat.
Reiter sind eine der zahlreichsten Insektengruppen, von denen viele im Laufe der Evolution erstaunliche Anpassungen erworben haben. Zum Beispiel zwingen die Larven von Reclinervellus nielseni Wirtsspinnen, einen schützenden Kokon für sich selbst zu weben, während ausgewachsene Microgaster Godzilla tauchen, um ein Ei in den Körper einer Wasserraupe zu legen.
