SFB 618 I–II: Evolution parasitärer Eigenschaften von Endosymbionten am Beispiel des intrazellulären Bakteriums Wolbachia (TP C1)

Die Beziehung zwischen Endosymbiose und Parasitismus soll an intrazellulären Bakterien der Gattung Wolbachia evolutionsbiologisch untersucht werden. Langfristig soll dabei gezeigt werden, welche Hindernisse in der Evolution bestehen, Bakterien in kooperative Elemente des Organismus zu verwandeln. Wolbachien werden – von seltenen Ausnahmen abgesehen – ähnlich wie Mitochondrien und andere modulare Substrukturen nur über das Zytoplasma der Eizellen vererbt und können von männlichen Wirten nicht auf die nächste Generation übertragen werden. Auf Grund ihrer rein maternalen Transmission stehen sie unter Selektionsdruck, bei ihren Wirten das Geschlechtsverhältnis der Nachkommen zugunsten von Töchtern zu beeinflussen und sich eher an weibliche als an männliche Aspekte der Physiologie ihrer Wirte anzupassen. Tatsächlich greifen Wolbachien bei vielen Arthropoden massiv in deren Reproduktions- und Entwicklungsphysiologie ein. Dabei gelingt ihnen die Umwandlung von genetischen Männchen in reproduktionsfähige Weibchen, die Induktion von Jungfernzeugung (Parthenogenese), das Töten männlicher Organismen und das Auslösen von zytoplasmatischer Inkompatibilität (cytoplasmic incompatibility, CI). Bei CI handelt es sich um eine Paarungsunverträglichkeit des männlichen Wirtes mit nicht infizierten Weibchen. Wolbachien erreichen diesen Effekt durch molekulare Manipulation von Spermien, die als Folge des Eingriffs nur noch zur Befruchtung infizierter Eizellen geeignet sind.