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Dan Janzen proposed in a paper in 1977 (loc. cit.), that a clone of aphids and for that matter dandelions consists, respectively, of one large ‘super-organism’. In effect a single evolutionary individual able to exploit resources over an expanded geographical range, and sometimes with aphids also, a wider range of resources (different kinds of host plants), much more than if the organism concerned were a single individual. Such a view is of course based on the notion that an asexual lineage (clone) has strict genetic fidelity, that is to say, is genetically identical over its entire genome between clone mates. This seems a highly unlikely scenario and indeed, modern molecular markers have revealed a plethora of mutational events within such so-called clones. Here in this talk I provide evidence from aphids that they are not ‘perfect forms’ but rather show a range of variations, including evidence of hybridization events, and that they can and do adapt to environmental circumstances, sometimes swiftly. Hence that even as asexual lineages, aphids are able to exploit new ecological circumstances and flourish, e.g. host adapted forms, whilst some species, notably the highly polyphagous peach-potato aphid (Myzus persicae), have also evolved resistance to a range of pesticides, and by so doing, have managed to survive in the face of these poisons. However, there are fitness costs associated with such adaptation, more especially in the highly resistant aphids. Because of the variation and adaptation shown by particular aphid species and asexual lineages, they cannot be described as a single evolutionary unit in a ‘Janzenian’ sense. What they show is ecological plasticity and an ability to adapt quickly, in large part enhanced by their incredible rate of reproduction and population expansion. Some migrating winged aphids are constrained in their exploitation of new habitats by environmental factors – geographical, climatic and ecological, especially lack of suitable hosts. In contrast, some other aphid species have seemingly colonized large areas of the world (probably aided by human agency) so that deciding what a population is exactly is a difficult task. It may even be that certain ‘super clones’ detected using molecular markers have indeed spread far and wide, clones which appear to fit the description of being ‘general purpose genotypes’ in that they can feed on a range of plant hosts under a range of different geographical-climatic conditions. As such, they are nearest to Dan Janzen’s views, although here again, strict genetic fidelity is not necessarily proven, only accepted from the application of a limited number of markers, e.g. multilocus genotypes in the case of microsatellite markers.

Allatostatine (AS) und Sulfakinine (SK) sind Neuropeptidhormone, die aus mehreren Insektenarten isoliert und analysiert wurden. Die AS können durch strukturelle Merkmale in drei Typen eingeteilt werden, wobei die Peptide des A Typs durch das C-terminale Sequenzmotif FGL(I,V)amid charakterisiert sind. Die AS hemmen bei einigen Insektenarten die Juvenilhormonbiosynthese und -freisetzung aus den Corpora allata. Eine generelle Funktion dieser Neuropeptide scheint ihre myoaktive Wirkung auf viscerale Muskulatur zu sein. Daneben stimulieren sie die Verdauungsenzymaktivität und haben inhibitorische Wirkung auf die Futteraufnahme und die Vitellogeninbiosynthese (Review: Hoffmann & al. 1999). Eine Strukturaufklärung der cDNA der A-Typ AS (Meyering-Vos & al. 2001) ergab insgesamt 14 potentielle Peptide auf einem Prohormonvorläufer, der in verschiedensten Geweben exprimiert wird, was ein weiterer Hinweis auf die multifunktionale Rolle der Peptide ist. Eine andere Gruppe von Neuropeptiden stellen die Sulfakinine dar, die in ihrer C-terminalen Heptapeptidsequenz DY(SO3H)GHMRFamid übereinstimmen, wobei die Sulfatierung des Tyrosins bisher nur für einige Peptide nachgewiesen werden konnte. Die SK cDNA aus der Grille G. bimaculatus kodiert einen Prohormonvorläufer, der ausschließlich im Grillengehirn exprimiert wird, und aus dem zwei potentielle SK Peptide freigesetzt werden können (Meyering-Vos & Müller 2007). Auch diese Neuropeptide sind myoaktiv, d.h. in Schaben und Heuschrecken wurde eine Stimulation der Darmkontraktion nachgewiesen (Nachman & al. 1986, Schoofs & al. 1990). Außerdem wurde in Heuschrecken, Schaben und Fliegen eine Hemmung der Futteraufnahme unter dem Einfluss von SK festgestellt (Wei & al. 2000, Maestro & al. 2001, Downer & al. 2006). Die Sulfakinine weisen eine große strukturelle aber auch physiologische Ähnlichkeit mit der Gastrin /Cholecystokinin Peptidfamilie der Vertebraten auf, die hormonelle Regulatoren verschiedener Verdauungsprozesse und des Essverhaltens darstellen. In der vorliegenden Arbeit wird der Fragestellung nachgegangen, ob die Genexpression von AS und SK in G. bimaculatus nach abdominaler Injektion entsprechender doppelsträngiger (ds) RNA (RNA Interferenz Methode) erfolgreich unterdrückt werden kann und welche Auswirkungen diese Suppression auf die Futteraufnahme und Verdauung der Grillen hat. Detaillierte Kenntnisse über die Funktionen der Genprodukte (Neuropeptide) könnten bei der Entwicklung neuartiger Insektizide für die Schädlingsbekämpfung helfen.

Hymenopteran endoparasitoids that develop inside their lepidopteran host may exert a multitude of interactions with their host until they are able to emerge successfully from a developmentally arrested host that finally dies. Parasitoid interferences comprise physiological and biochemical modifications in the host endocrine and immune system which in turn affect host growth and development (reviewed in Edwards & Weaver, 2001). We use the gypsy moth, Lymantria dispar (Lep., Lymantriidae) and the endoparasitic, polydnavirus (PDV)-carrying braconid wasp Glyptapanteles liparidis (Hym., Braconidae) as a model system to study the endocrine changes associated with parasitism. Following wasp oviposition into young gypsy moth larvae, the parasitoids develop through two endoparasitic instars, and then emerge as newly molted third instars from a host that dies in the larval stage. In previous studies we have already described the endocrine changes in parasitized gypsy moth larvae which show an increase in juvenile hormone (JH) titers, a shift from JH II to JH III as the dominant homologue, and a prominent decrease in the JH degrading enzymes (Schopf & al., 1996; Schafellner & al., 2004). Here, we investigated the possible mechanisms that account for the JH elevating effects such as (i) stimulated host corpora allata activity, (ii) reduced activity of the JH metabolic enzymes such as JH esterase, and (iii) synthesis and release of JH by the parasitoid larvae.

Entsprechend den Frageweisen nach proximater Ursache bzw. ultimater oder historischer Bedingtheit lassen sich Entwicklungs-, Funktions-, Evolutions- und phylogenetische Morphologie unterscheiden. In der Evolutionsmorphologie wird nach der biologischen Rolle und dem Selektionswert für Strukturen gefragt, was sich aus direkter Beobachtung oder Analogievergleich erschließen kann. Ausgehend von detaillierter vergleichender Strukturuntersuchung eröffnet sich damit das Feld der Evolutionsökologie mit dem Ziel der Rekonstruktion historischer Einnischung und Erschließung ökologischer Zonen. Nach Untersuchung der ökologischen Nischen rezenter Arten soll hierbei die jeweilige Ökonische einer Stammart am Gabelpunkt eines zuvor erstellten Cladogramms (Stammart-Nische) rekonstruiert und ihre jeweilige Transformation durch Abänderung, Neubildung oder Auflösung von Synergs – jedenfalls in wichtigen Dimensionen der Organismus-Umwelt-Beziehung – herausgearbeitet werden (Nischenfolge). Beispiel einer Nischenfolge ist bei pilzzüchtenden Ameisen (Attini) die Pilzzucht anfänglich auf Insektenkot als Substrat über Teile von Blütenblättern schließlich zu herausgeschnittenen Laubblättern. Zur Bildung der Nische wird die Interaktion der Organismen mit der Umwelt und die Gemeinschaftsleistung kooperierender Artgenossen besonders betont. Die Artnische kann sich aus verschiedenen, sich meistens zeitlich ablösenden Teilnischen zusammensetzen, denen in der Regel verschiedene Morphen entsprechen. Dies gilt insbesondere für durch Eigenmerkmale gekennzeichnete Larven, deren Metamorphose zum Adultus mit der Verwirklichung einer anderen Teilnische einhergeht. Gravierende Änderungen der Nische in wenigen Evolutionsschritten sind dann möglich, wenn viele Synergs in einem Block zusammengefasst (geclustert) sind (z.B. Wirtspflanzenwechsel bei Phytophagen) oder wenn Teilnischen (von Ontogenesestadien) aufgegeben werden (z.B. durch Viviparie). Verhaltensänderungen für Nischenerweiterung oder -abänderung gehen einem tiefgreifenden Lebensweisewechsel durch Bildung einer neuen ökologischen Zone voraus. Der Zusammenhang von Zonenbildung und „Makroevolution“ wird am Beispiel der Entstehung der Pterygota unter Berücksichtigung von Umweltlizenzen, Präadaptationen, Verhaltensänderungen und evolutiven Anpassungen diskutiert. Die Folge ökologischer Zonen von einer Landwanze hin zu Gerriden auf der Meeresoberfläche wird dargestellt sowie die Zonenfolge von terrestrischen Sackträger-Schmetterlingen zu Raupen, die selbst in stark strömenden Gewässern als Aufwuchsfresser leben. Sechs Punkte des „evolutionsökologischen Programms“ hin zu einer erklärenden Naturgeschichte werden herausgearbeitet.

Mitteleuropa beherbergt eine nicht geringe Zahl von Krankheitserregern (mindestens 14 Viren, ca. 10 bakterielle Erreger und mindestens 4 Protozoen), die durch Stechmücken, Zecken oder Sandmücken übertragen werden. In allen Fällen handelt es sich um Erreger von Zoonosen, also Mikroorganismen, deren natürliches Reservoir Wildtiere (allenfalls, sekundär, auch Haustiere) darstellen. Eine Ausrottung dieser Erreger ist daher ausgeschlossen. (Die Ausrottung der Malaria in Mitteleuropa und darüber hinaus in Europa war vor allem deshalb möglich, weil die involvierten Plasmodien-Spezies außer dem Menschen keine anderen Vertebraten infizieren können.)Die Erfassung der durch Arthropoden übertragenen Erreger und deren Verbreitungsareale schreitet – vor allem durch den Einsatz molekularbiologischer Methoden – zügig voran. Einige neue oder zumindest für Mitteleuropa neue, humanmedizinisch relevante Mikroorganismen sind in letzten Jahren nachgewiesen worden, mit weiteren Entdeckungen ist durchaus zu rechnen. Möglicherweise wird auch der Klimawandel, insbesondere bei einem Fortschreiten einer globalen Erwärmung, zur Etablierung von neuen Erregern ebenso wie zur Ausweitung der Verbreitungsareale von Vektoren führen. Vor allem wird aber der Faktor der Globalisierung durch mögliche Einschleppungen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Es gibt bisher nur gegen einen einzigen Erreger – gegen das Virus der Frühsommer-Meningoenzephalitis – einen Impfstoff, der sich überdies durch hervorragende Wirksamkeit und außerordentlich gute Verträglichkeit auszeichnet. Mit neuen Impfstoffen gegen andere Erreger ist allerdings in der nahen Zukunft nicht zu rechnen. Immerhin sind aber die durch Bakterien ebenso wie die durch Protozoen hervorgerufenen Erkrankungen einer antibiotischen Therapie zugänglich, wenn sie rechtzeitig diagnostiziert werden. Hingegen stehen uns keine Medikamente gegen die durch Arthropoden übertragenen Viren zur Verfügung. Prophylaktische Maßnahmen werden daher weiterhin bedeutsam sein; das gilt vor allem für Kleinkinder, für alte Menschen und Immunsupprimierte.