- Der Kardinalfalter (Vanessa Cardui) wandert in jeder Hemisphäre in entgegengesetzte Richtungen, ohne den Äquator zu überqueren
- Das Phänomen, das als Wanderungsspaltung bezeichnet wird, ist das erste, das bei Insekten beschrieben wurde und eine genetische Grundlage hat.
- Eine Chromosomeninversion auf Chromosom 8 ist mit Orientierung und Migrationsverhalten verknüpft.
- Der Äquator könnte als evolutionäre Barriere wirken und die Diversifizierung der Arten begünstigen.
Schmetterlinge tauchen die europäischen Landschaften im Frühling und Sommer nicht nur in Farben: Sie spielen auch in einigen der die auffälligsten Wanderungsrouten des PlanetenEine internationale Studie mit umfangreicher spanischer Beteiligung hat soeben gezeigt, dass dieselbe Art, der Kardinal-Tetrapodenfalter (Vanessa Cardui), ist in der Lage, sich zu bewegen in entgegengesetzte Richtungen, je nach Hemisphäre in dem er lebt.
Dieses Muster, das nun erstmals bei Insekten dokumentiert wurde, deutet darauf hin, dass Populationen von Die Nordhalbkugel fliegt im Herbst nach Süden., während die der Die Südhalbkugel wandert im Südherbst nach Norden.ohne jemals den Äquator zu überqueren. Hinter diesem Verhalten steckt ein sehr spezifische genetische GrundlageDies eröffnet ein neues Fenster zum Studium der Evolution und Navigation bei Insekten.
Eine bei Insekten noch nie zuvor beobachtete Wanderungsspaltung
Der Befund beschreibt den ersten Fall von Wanderungsteilung bei InsektenDies ist ein bei Vögeln wohlbekanntes Phänomen, das bei Schmetterlingen oder anderen Wirbellosengruppen bisher jedoch nicht bestätigt wurde. In diesen Fällen übernehmen verschiedene Populationen derselben Art unterschiedliche Verhaltensweisen. divergierende Migrationsstrategienwas im Laufe der Zeit ihre Isolation und schließlich die Entstehung neuer Arten begünstigen kann.
Im Falle des Kardinaltetrapoden wurde beobachtet, dass sich Populationen der Nordhalbkugel in Richtung südlichere Breitengrade zwischen September und DezemberDies fällt mit dem Herbst auf der Nordhalbkugel zusammen. Umgekehrt durchlaufen die Populationen auf der Südhalbkugel die entgegengesetzte Bewegung zwischen März und JuniDas heißt, während des Südherbstes, auf der Nordhalbkugel innerhalb der eigenen Hemisphäre.
Beide Migrationsmuster funktionieren in einem unabhängig auf beiden Seiten des Äquators Den gewonnenen Daten zufolge überschreiten die Schmetterlinge diese Breitengradgrenze nicht. Dieses je nach Hemisphäre unterschiedliche Verhalten führt dazu, dass Vanessa Cardui in einem privilegierten Modell zur Untersuchung, wie Insekten ihre Umwelt im großen Maßstab wahrnehmen.
Eine Studie mit spanischem Bezug und globaler Reichweite
Die Ermittlungen wurden koordiniert von der Botanisches Institut von Barcelona (IBB, CSIC-CMCNB) und Institut für Evolutionsbiologie (IBE, CSIC-UPF), in Zusammenarbeit mit Spezialisten von Afrika, Europa und die Vereinigten StaatenDie Arbeit wurde in der Zeitschrift veröffentlicht. Nature Communications veröffentlicht Damit stehen die spanischen Forschungszentren einmal mehr an der Spitze der Insektenwanderungsforschung.
Wissenschaftler hatten bereits in früheren Studien gezeigt, dass der Kardinalfalter die längsten bekannten Wanderungen bei Schmetterlingenmit einer Strecke von bis zu 15.000 Kilometern zwischen dem afrikanischen Äquatorialgebiet und Europa. Diese neue Arbeit fügt nun einen wichtigen Baustein hinzu: die Identifizierung von ein weiterer wichtiger Migrationskreislauf in der südlichen Hemisphäre Afrikasvöllig unabhängig von derjenigen, die die nördlichen Bevölkerungsgruppen betrifft.
Um diese Routen zu rekonstruieren, bereiste das Team zahlreiche afrikanische Länder auf der Suche nach Populationen von Vanessa Carduiund kombinierten Feldbeobachtungen mit groß angelegten Genomanalysen und Tracking-Methoden, wie sie beispielsweise verwendet wurden. SchmetterlingschipsInsgesamt die DNA von mehr als 300 Exemplare aus 38 Ländern verbreitet zwischen Afrika und Europa.
Diese umfangreiche Probenahme ermöglichte einen detaillierten Vergleich Bevölkerungen beider Hemisphären und genetische Unterschiede aufzudecken, die eng mit dem Wanderverhalten zusammenhängen – etwas, das sich nur schwer allein durch die Verfolgung von Bewegungen am Boden erreichen lässt.
Eine Chromosomeninversion, die die Orientierung verändert
Genomische Analysen konzentrierten sich auf die Chromosom 8Ein großer Chromosomale Inversion von etwa 9 Millionen BasenDas heißt, ein DNA-Fragment, das im Vergleich zu seiner üblichen Ausrichtung gedreht erscheint. Diese Region enthält mehrere Gene, die mit … verknüpft sind. Migrationsverhaltenund es zeigt sich bei den Schmetterlingen der beiden Hemisphären unterschiedlich.
Unter den identifizierten Genen sticht eines hervor, das für ein GABA-B-Neurotransmitterrezeptor, bezogen auf Orientierung während des FlugesLaut der Forscherin Aurora García-Berro vom IBB und Erstautorin der Studie könnte diese umgekehrte DNA-Konfiguration die Art und Weise verändern, wie Schmetterlinge Sie verarbeiten Umweltinformationen die sie zur Navigation nutzen.
Dies ist aus anderen Fällen bekannt, beispielsweise aus dem Fall des Monarchfalterdass viele wandernde Insekten durch eine Kombination aus Erdmagnetfeld und die Position der SonneDie neue Studie legt nahe, dass die Antwort auf diese Umweltindikatoren folgende wäre: in jeder Hemisphäre entgegengesetztund diese chromosomale Inversion wirkt als ein Element, das diese Ausrichtung entsprechend dem Breitengrad anpasst.
Mitautorin Daria Shipilina von der Universität Uppsala (Schweden) vermutet, dass diese genetischen Veränderungen die Ursache dafür sind. Die Bewegungsmuster sind auf die jeweilige Hemisphäre beschränkt.Dank speziell an die nördlichen bzw. südlichen Bedingungen angepasster Orientierungsmechanismen.
Der Äquator als unsichtbare Grenze und evolutionäre Barriere
Einer der zum Nachdenken anregendsten Aspekte des Werkes ist die Idee, dass Ecuador könnte als evolutionäre Barriere wirken. Unerwartet für diese Schmetterlinge. Im Gegensatz zu vielen Zugvögeln, die diese imaginäre Grenze problemlos überschreiten können, sind die Populationen von Vanessa Cardui scheinen aufrechtzuerhalten völlig getrennte Zyklen auf beiden Seiten.
Der Forscher Gerard Talavera, CSIC-Wissenschaftler am IBB und Leiter der Studie, weist darauf hin, dass die beobachtete Aufteilung eher auf Breitengraden als auf rein geografischen MerkmalenDiese Trennung der Verhaltensweisen könnte verringern den genetischen Austausch zwischen nördlichen und südlichen Populationen, wodurch deren langfristige Differenzierung begünstigt wird.
Wenn sich diese Hypothese bestätigt, würde der Äquator als eine Art von ökologische Grenze Nicht physisch, aber sehr effektiv, was erklären könnte, warum sie existieren Schwesterarten, die auf gegenüberliegenden Hemisphären vorkommenDiese Wanderungsteilung könnte als eine Motor der evolutionären Diversifizierung was bis jetzt unbemerkt geblieben war.
Die Autoren der Studie weisen außerdem darauf hin, dass ein ähnlicher Mechanismus auch hier wirken könnte. andere Schmetterlinge und andere ZugtiereDies würde neue Forschungsansätze zur Strukturierung von Populationen auf planetarischer Ebene eröffnen.
Ökologische Relevanz und Europas Rolle in der Studie
Die Wanderungen von Insekten haben einen viel größeren Einfluss, als gemeinhin angenommen wird. Wanderfalter sind Bestäuber, die sehr weit voneinander entfernte Ökosysteme verbindensogar zwischen Kontinenten, und sind ein wesentlicher Bestandteil von Nahrungsketten als Nahrung für Vögel, Fledermäuse und andere Raubtiere.
Gleichzeitig können einige Arten werden Schädlinge in Landwirtschaft oder Forstwirtschaft oder als Überträger von Parasiten und Krankheitserregern fungieren; darüber hinaus sind viele bedroht durch Pestizide und Veränderungen die ihre Routen und ihr Überleben beeinflussen. Zu verstehen, wie sie sich orientieren, wann sie sich bewegen und welche Routen sie nehmen, ist der Schlüssel zur Vorhersage von Auswirkungen auf Nutzpflanzen, Wälder und die Gesundheit von Ökosystemen.
Im konkreten Fall von Vanessa CarduiEuropa spielt eine herausragende Rolle als periodisches Ziel von Bevölkerungsgruppen, die Äquatorialafrika verlassenJedes Jahr überqueren Millionen von Exemplaren das Mittelmeer und besiedeln große Gebiete der Iberischen Halbinsel sowie Mittel- und Nordeuropas, wo sie zur Bestäubung einer Vielzahl von Wild- und Kulturpflanzen beitragen.
Die Studie unterstreicht die Notwendigkeit der Analyse biologische Muster im globalen Maßstabmit besonderem Augenmerk auf die Südhalbkugel, die in der Biodiversitätsforschung traditionell weniger vertreten ist. Die eingehendere Erforschung der Genetik und Ökologie dieser Schmetterlinge ermöglicht es uns, Modelle darüber zu verfeinern, wie wandernde Insekten auf Faktoren wie … reagieren. Klimawandel oder Landschaftsveränderungen.
Dieser gesamte Datensatz, von den Schaltkreisen, die verbinden Afrika und Europa Selbst die Chromosomeninversion, die die Orientierung bestimmt, zeichnet ein Bild, in dem sich Kardinalfalter als hochsensibler Indikator der globalen Umweltveränderungen und als privilegiertes Modell zum Verständnis der Organisation des Wanderlebens auf unserem Planeten.
