Parallele Evolution von Symbiose-Partnern

Verschiedene Gattungen von Tintenfischen (Familie Sepiolidae) haben Leuchtdrüsen auf ihrem Tintenbeutel, die lumineszierende Bakterien enthalten. Bei Gefahr können die Bakterien von den Tintenfischen teilweise als leuchtende Wolke ausgestoßen werden. Die Tintenfisch-Gattung Euprymna besitzt außerdem auch mit Leuchtbakterien gefüllte Organe mit Linsen und Reflektoren.

Bei vielen Symbiose-Partnern besteht eine Übereinstimmung in den Verwandtschaftsverhältnissen, die gewöhnlich als parallele Evolution gedeutet wird. Sind die Wirte nah miteinander verwandt, so sind es meistens auch die Gäste. Nishiguchi (1998) und Mitarbeiter untersuchten diesen Zusammenhang in der Tintenfisch-Leuchtbakterien-Symbiose. Bestimmte Sequenzabschnitte aus dem Erbgut beider Organismen wurden miteinander verglichen. Es zeigte sich, daß die Ähnlichkeitsbäume beider Gruppen (Tintenfisch vs. Bakterien) übereinstimmen. Einen vergleichbaren Befund gibt es z.B. auch von Ameisen-Pilz-Symbiosen. Hier ist der übereinstimmende Stammbaum leicht zu erklären. Neue Königinnen nehmen ein Stück des benötigten Pilzes aus ihrem alten Nest mit. Somit bleiben die Partner zusammen und sind einer ähnlichen Mikroevolution unterworfen.

Bei der Tintenfisch-Leuchtbakterien-Symbiose müssen sich aber die Partner immer wieder neu finden, denn junge, frisch geschlüpfte Tintenfische besitzen noch keine symbiontischen Bakterien. Sie nehmen diese aus dem Meerwasser in ihre speziellen Organe auf. Interessanterweise finden sich aber bei den Tintenfischen und Leuchtbakterien die jeweils co-evolvierten Partner immer wieder (neu) zusammen. Setzt man experimentell junge Euprymna-Tintenfische Leuchtbaktieren (Vibrio-Arten von verschiedenen anderen Tintenfischen) aus, so wird Euprymna am besten von solchen Bakterien besiedelt, die ursprünglich von der eigenen Art stammten. Damit scheint die Präferenz für den jeweiligen Symbiosepartner genetisch festgelegt zu sein.

Co-Evolution, die in einigen Fällen auch eine parallele Evolution darstellt, findet sich in der Natur häufiger. Beispielsweise sind bestimmte Orchideen auf spezielle Bienen angewiesen, die wiederum Duftstoffe genau dieser Orchideen für die Anlockung ihrer Weibchen benötigen. Der symbiontische Pilz der Blattschneiderameisen kann nur in der Obhut der Ameisen überleben und die Ameisen nur mit Pilz. Vielfach wird theoretisch davon ausgegangen, daß die Partner ursprünglich in einer losen Gemeinschaft zusammenlebten (eventuell sogar ein Partner den anderen parasitierte) und dann im Laufe der Zeit durch eine wechselseitige Anpassung in eine Symbiose eintraten. Nicht selten wird aber die Existenz einer Symbiose erst dann erklärbar, wenn beide Partner ihre spezifischen Eigenschaften schon besitzen und einbringen. Daß Symbiose-Partner eine parallele Mikroevolution durchlaufen, ist nicht überraschend, jedoch bleibt der Anfang einer solchen Partnerschaft meist offen. [Nishigushi MK, Ruby EG & McFall-Ngai MJ, Applied Environmental Microbiology 64, 3209-3213] KN