Wie die Fliege auf den Kaktus kam

Die erstaunliche Beziehung zwischen einer winzigen Taufliege und einem meterhohen Kaktus hat eine internationale Forschergruppe entschlüsselt. Im Laufe der Evolution lernten die Fliegen demnach immer besser, einen Inhaltsstoff des Kaktus für ihre Hormonproduktion zu nutzen. Die Entwicklung ging jedoch so weit, dass sie heute nicht mehr ohne die stachlige Ressource auskommen.

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Geringe Veränderungen im Gen für ein Stoffwechselenzym sind für die Abhängigkeit verantwortlich, berichten Virginie Orgogozo von der Universität Paris-Diderot und ihre Kollegen im Magazin „Science“. Das Beispiel von Fliege und Kaktus verdeutliche, „wie einige wenige Mutationen in einem einzigen Gen die ökologische Nische einer Spezies einschränken können“, so die Gruppe.

Orgogozo und Kollegen studierten den Fall der Taufliege Drosophila pachea. Der Winzling kommt heutzutage nur noch in der nordamerikanischen Sonora-Wüste vor – ebendort, wo auch der Senita-Kaktus (Pachycereus schottii) wächst. Im Labor kann die Fliege ihre Entwicklung nur dann vollständig durchlaufen, wenn ihrer Nahrung die Verbindung 7-Dehydrocholesterol zugefügt wird. Der Abkömmling des Cholesterols ist bei Insekten der Ausgangspunkt für die Produktion des Häutungshormons Ecdyson.

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Normalerweise können Insekten den Hormonvorläufer selbst herstellen, nicht jedoch Drosophila pachea. Der Grund liegt in einer Handvoll Mutationen in dem zuständigen Enzymgen mit dem poetischen Namen Neverland, fanden Orgogozo und Kollegen. Der Senita-Kaktus enthält wiederum als einziges Gewächs in der Sonora die Verbindung Lathosterol, die das Neverland-Enzym anstelle des Cholesterols nutzen kann. Ebenfalls als Folge der Mutationen kann das Enzym die Kaktusverbindung sogar besonders gut verwerten, fanden die Forscher.

Letztlich hat also die weitgehende Anpassung an eine neue Ressource die Taufliege in die Abhängigkeit geführt, vermuten Orgogozo und ihre Gruppe. Vermutlich seien die Ahnen von Drosophila pachea irgendwann unempfindlich gegenüber den Giftstoffen im Senita-Kaktus geworden und hätten in der Folge gelernt, die exklusive Nahrungsquelle bestmöglich zu nutzen. Als Folge könne die Fliege heute nicht mehr ohne den Kaktus leben.

Forschung: Michael Lang, Sophie Murat und Virginie Orgogozo, Institut Jacques Monod, CNRS UMR 7592, Université Paris Diderot, Paris; und andere

Veröffentlichung Science, Vol. 337, 28. September 2012, pp 1658–61, DOI 10.1126/science.1224829

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Arbeitsgruppe Virginie Orgogozo, Institut Jacques Monod
Senita Cactus
Insect Hormone Biosynthesis
Evolution 101