Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

From host plants to host ants: Evolution of phyto-predation in butterflies

Tildelt: kr 2,7 mill.

Målet med dette prosjektet har vært å studere evolusjon av samarbeid og parasitisme mellom sommerfugler og maur i et fylogenetisk perspektiv. Mange sommerfugler, spesielt i familiene Lycaenidae og Riodinidae er assosiert med maur. Disse assosiasjonene er stort sett mutualistiske hvor sommerfugllarvene produserer et næringsrikt sekret som mauren liker å spise, fra spesielle kjertler på ryggen, og derfor beskytter mauren larvene mot parasitter og predatorer. I noen tilfeller har denne mutualisitiske assosiasjonen utviklet seg til parasitisme der sommerfugllarvene enten spiser maurlarver eller blir foret munn til munn av voksne maur. Så i disse tilfellene får sommerfugllarvene tilbake all energi de bruker på å produsere sekret ved å senere spise maur eller bli foret, mens mauren får mye mindre igjen en de investerer og er den store taperen. Hovedprosjektet er en studie av en av de få større gruppene av parasittiske sommerfugler. Slekten Lepidochrysops i familien Lycaenidae (blåvinger) har 137 beskrevne arter i Afrika og mange av artene er svært sjeldne siden larvene bare kan finnes på steder hvor både en spesifikk forplante og maurart finnes. Larvene spiser knopper og frø hos planter i slekten Becium (basilikum og slektninger) i myntefamilien (Lamiaceae) i noen dager, men mister så interessen i planten og begynner å immitere feromonet til en spesifikk maurart i slekten Camponotus. Når rett maur kommer forbi tror disse at larven er en av dem og tar den med inn i maurtua hvor den plasseres sammen med maurlarvene. Her tilbringer den resten av larvestadiet som parasitt og spiser enten maurlaver eller blir foret av voksne maur. Mauren aner ikke at det er fare på ferde og behandler inntrengeren som sine egne larver. Første steg i prosjektet var å lage en fylogeni (slektstre) for Lepidochrysops og de nærmeste slektningene siden det er viktig å vite mer om slektskap og artsgrenser for å kunne bevare artene. Man må vite hvilke arter som finnes hvor for å utforme en bevaringsplan for artene. For å lage fylogenien ekstraherte jeg DNA fra 220 individer fra rundt 160 arter av Lepidochrysops og slektninger og tok fram 600 gener for hvert individ. Jeg optimiserte metoden for å kunne bruke eldre museumseksemplarer i tillegg til nyinnsamlet material. Jeg tilbragte til sammen nesten 11 måneder i felt i Syd Afrika, Malawi, Zambia, Kenya og Kamerun for å fange sommerfugler. DNA sekvenering pågår og to artikler blir antageligvis publisert i 2015. Fylogenien vil også bli brukt til å studerere hvordan parasitisme har oppstått i gruppen og hvordan disse sommerfuglene vil bli påvirket av milj I del to av prosjektet produserte jeg en fylogeni for familien Riodinidae på slektsnivå. Minst tre grupper av arter i denne familien er assosiert med maur, men vi vet veldig lite om slektskapsforholdet mellom disse og andre grupper i denne familien. Den høyere klassifiseringen (stamtreet) av familien er usikker og flere slekter har man fremdeles ikke kunne plassere basert på morfologi. Jeg sekvenserte fem gener for 200 individer som dekket alle underfamilier, triber og subtriber samt 96 utav 145 slekter for å stabilisere klassifikasjonen og å studere evolusjonen av maurassosiasjon og biogeografi i familien. En artikkel er i ferd med å bli sendt inn. Den tredje gruppen jeg studerte er den stort sett afrikanske underfamilien Aphnaeinae in familien Lycaenidae. I dene gruppen spiser de fleste larvene planter og har en mutualistisk assosiasjon med maur, men i ni av 17 slekter har minst en art utviklet seg til parasitt. Vi laget en molekylær fylogeni over gruppen og studerte maurene og vertsplantene som er involvert. En artikkel har blitt publisert (online early) i fagtidsskriftet Systematic Entomology. I det siste delprosjektet studerer jeg sommerfugl-maurassosiasjon på gennivå. Larvene til den australske sommerfuglarten Jalmenus evagoras overlever ikke uten sin maurpartner i vill tilstand men kan avles opp med og uten maur i laboratoriet. Dette ble gjort i sommer og nå foregår laboratoriearbeide der vi tar fram RNA for å finne ut hvilke gener i sommerfugllarvene som er slått på når de har maur rundt seg og som er slått av ellers. Jeg presenterte arbeidet mitt på flere nasjonale og internasjonale konferanser og seminarer i Australia, Sverige, USA, Canada Syd Afrika og Tyskland. I tillegg tilbragte jeg tid sammen med skolebarn i Afrika og USA for å fortelle dem om sommerfugler, planter, maur, klima og miljø.

This research will study life history evolution of African butterflies in the genus Lepidochrysops. Unlike 99% of Lepidoptera (moths and butterflies), the species in this genus are phyto-predaceous: caterpillars initially feed on flowers, but eventually d rop to the ground where they are carried by ants into the brood chamber of the nest. Here they either eat the brood directly, or are fed mouth-to-mouth like cuckoos for the remainder of their development. The some 120 species of Lepidochrysops are all tho ught to be phyto-predaceous. Preliminary results using stable isotope analyses to measure trophic status suggest that this may not be true, and we propose to expand our sampling to analyze feeding behavior throughout the genus. We will investigate the evo lution of phyto-predation in a phylogenetic framework by inferring the evolutionary history of all the main lineages using molecular characters, and then applying comparative methods to assess life history evolution and diversification patterns in the gro up. In making collections, we will also assess distribution patterns of different taxa, and use this information to examine the effects of anthropogenic and climate change. The life histories of African Lepidochrysops are very similar to those of Palearct ic Maculinea species, many of which are the focus of considerable conservation attention. Probably as a consequence of their complex life histories, the butterflies are amongst the first to be threatened when habitat is destroyed as a result of human inte rference; one species of Lepidochrysops is already recorded as extinct. However, Lepidochrysops species parasitize ants in the subfamily Formicinae, whereas Maculinea species parasitize Myrmicinae, and this difference is likely to shape their population d ynamics. Our results will therefore be of great interest in a comparative framework, and will assist in establishing guidelines for conservation and management of these specialized insects, their hosts and habitats.

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Finansieringskilder