Sei es durch geografische Barrieren oder unterschiedliche Spezialisierungen – im Laufe der Evolution haben sich Arten in immer neue aufgespalten. So entstanden etwa aus gemeinsamen Vorfahren die Esel, Pferde oder Zebras. Besonders deutlich wird der evolutionäre Prozess auch bei den Schmetterlingen: Aus Vorläufern entwickelten sich unterschiedliche Spezies, indem sie sich an verschiedene Nahrungsquellen und Umweltbedingungen anpassten. Die oft noch nah verwandten Arten unterscheiden sich dabei bekanntlich oft anhand bestimmter Farben und Muster. Man geht davon aus, dass diese äußerlichen Merkmale auch dazu dienen, Hybridisierungen zwischen den Spezies zu vermeiden. Denn dabei kann es zu genetischen Inkompatibilitäts-Effekten kommen, die Fitness und Fruchtbarkeit von Hybriden beeinträchtigen. Über die genetischen Hintergründe solcher „Identitätsmerkmale“ ist aber bisher wenig bekannt.
Männlichem Glanz auf der Spur
“Als Evolutionsbiologen sind wir daran interessiert, Erbanlagen zu identifizieren und zu verstehen, die für die physischen Unterschiede zwischen Arten verantwortlich sind”, sagt Arnaud Martin von der George Washington University in Washington DC. Im Rahmen ihrer Studie haben er und seine Kollegen deshalb zwei nordamerikanische Schmetterlingsarten mit interessanten Eigenschaften untersucht: den Orange Sulphur (Colias eurytheme) und den Clouded Sulphur (Colias philodice). Die beiden verwandten und teils gemeinsam vorkommenden Arten sehen sich auf den ersten Blick sehr ähnlich – doch es gibt ein auffälliges Unterscheidungsmerkmal, das für uns allerdings erst durch spezielle Kameras deutlich wird: Die Flügel des männlichen Orange-Sulphur-Falters reflektieren UV-Licht, die seiner Weibchen hingegen nicht. Im Gegensatz dazu zeigen die Clouded-Sulphur-Falter beiderlei Geschlechts kein Schillern im UV-Licht. Es liegt somit nahe, dass die UV-irisierenden Flügel der männlichen Orange-Sulphur-Falter den Weibchen helfen, die optimal passenden Männchen zu erkennen, erklären die Forscher.
Bei der Studie sind die Forscher nun durch genetische Vergleiche dem Hintergrund des visuellen Effekts nachgegangen. Ihre Analysen belegten, dass es zwischen den beiden Schmetterlingsarten offenbar durchaus zu Hybridisierungen gekommen ist, was zu einem teilweisen Austausch von genetischen Merkmalen führte. Die Eigenschaften der Chromosomen der Schmetterlinge ähnelten sich deshalb auch stark – mit einer Ausnahme: Die Geschlechtschromosomen unterscheiden sich vergleichsweise deutlich. Dies deutete darauf hin, dass das Geschlechtschromosom Schlüsselgene beherbergt, die die beiden Arten separat hält – darunter auch die UV-Färbung.
Ein Gen für die Arterkennung
Durch weitere genetische Analysen rückte dann schließlich ein spezielles Gen auf den Geschlechtschromosomen ins Visier der Forscher, das an der Bildung der mikroskopischen Schuppen auf den Flügeln der Schmetterlinge beteiligt ist. Die Merkmale dieser Strukturen sind wiederum für das Aussehen verantwortlich. Wie sich zeigte, ist das sogenannte Bric-a-Brac-Gen bei den Faltern in den Flügeln aktiv – allerdings mit einer Ausnahme: Bei den männlichen Orange-Sulphur-Faltern liegt es ausgeschaltet vor, ging aus den genetischen Untersuchungen hervor. Offenbar führt das Fehlen der Genfunktion somit zur Bildung ihrer UV-irisierenden Schuppen.
