Sonderforschungsbereich 1047

Timing bei Insekten: Mechanismen, Plastizität und Fitnesskonsequenzen

Julius-Maximilians-Universität Würzburg (2013-2016)

Zusammenfassung

Das richtige Timing ist für alle Lebewesen essentiell. Zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort zu sein entscheidet nicht nur maßgeblich über den Erfolg, Nahrung oder einen Partner zu finden, sich erfolgreich zu paaren und die Nachkommen aufzuziehen, sondern ermöglicht auch die optimale Synchronisation mit Interaktionspartnern und erhöht die Wahrscheinlichkeit Feinden oder schädlichen Umwelteinflüssen zu entkommen. Deshalb ist das optimale Timing von Entwicklung, Reifung, Populationsaufkommen und Verhalten von herausragender Bedeutung für den Reproduktionserfolg und das Überleben von Tieren. Innere Uhren befähigen Tiere dazu, Tages- und Jahresrhythmen ihrer Umwelt vorauszuahnen und sich diesen anzupassen. Unter Laborbedingungen werden die molekularen Grundlagen von Tagesuhren intensiv bei ausgewählten Modellorganismen wie der Taufliege Drosophila melanogaster untersucht. Aber es ist wenig über die funktionelle Bedeutung Innerer Uhren unter natürlichen Bedingungen bekannt. Unser Wissen über Mechanismen des Timings, die über eine Tageslänge hinausgehen, ist noch geringer und auf wenige Arten beschränkt.

Es ist noch nicht erforscht, wie Innere Uhren und andere Timingmechanismen die Anpassung an sich verändernde Lebensbedingungen bewirken. Weiterhin ist die Bedeutung Innerer Uhren und anderer evolutionär erworbenen Timingmechanismen für die Fitness von Individuen und eusozial lebenden Kolonien sowie für die optimale Synchronisation multitrophischer, biotischer Interaktionen kaum verstanden.
Wir werden diese wichtigen Fragen im vorliegenden Forschungsantrag in einem integrativen Ansatz verfolgen. Insekten sind Meister im Timing von Verhalten und in der schnellen Anpassung an sich verändernde Lebensbedingungen, was sie zur vorherrschenden Tiergruppe mit erheblichem ökologischem Einfluss auf unserem Planeten gemacht hat. Deswegen legen wir den Fokus auf Insekten. Wir werden die Mechanismen des exakten Timings bei ausgewählten Arten auf molekularer, zellulärer und neuronaler Ebene erforschen, die Bedeutung von Timing für das individuelle Verhalten und die Interaktionen in sozialen Gruppen, Populationen und Gemeinschaften analysieren, und letztendlich den Einfluss von präzisem Timing auf die Fitness bestimmen.

Jede dieser Fragestellungen ist für sich genommen wichtig. Der neue und wichtige Ansatz, den wir hier verfolgen ist es, die Analyse der verschiedenen proximaten/mechanistischen Ebenen des Timings in den ökologischen Kontext zu setzen (Erfolg im Zeitraum eines Tages, im Lebenszyklus eines Individuums und über Generationen hinweg).

Der SFB schafft eine Plattform, die verschiedene biologische Fachgebiete - von der Molekularbiologie über die Neuroethologie bis hin zur Ökologie reichend - miteinander verbindet und auf diese Weise eine lebendige synergetische Zusammenarbeit aller Fachbereiche aufbauen. Die Forschung, die in diesem SFB betrieben wird, geht über die aktuell laufende Forschung in den jeweiligen biologischen Disziplinen hinaus und bringt ökologische mit mechanistischen Konzepten auf molekularer, neuronaler und organismischer Ebene zusammen. Unser Langzeitziel ist es, die dem Timing zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen und gleichzeitig die ultimaten Konsequenzen von Timing auf die Fitness in real existierenden Ökosystemen und im Kontext sich verändernder globaler Umweltbedingungen aufzuklären.