Biological and genetic variability of Brazilian populations of Telenomus podisi (Hymenoptera: Scelionidae) their implications for biological control of stink bugs

In den weiten Feldern Brasiliens wird täglich ein kleiner Krieg zwischen Nutzpflanzen und Schädlingen geführt. Die Braune Baumwollwanze, ein kleines Insekt, das sich von Sojabohnen ernährt, kann Ernten vernichten, wenn sie unkontrolliert bleibt. Jahrzehntelang haben sich Landwirte auf chemische Spritzmittel verlassen, um diese Wanzen zu stoppen, aber eine natürlichere Lösung ist entstanden: der Einsatz anderer Insekten, um gegen sie zu kämpfen. Insbesondere haben sich Wissenschaftler an einer winzigen Wespe namens Telenomus podisi orientiert. Diese Wespe ist ein spezialisierter Jäger, der ihre Eier in die Eier der Baumwollwanze legt. Wenn die Larven der Wespe schlüpfen, fressen sie die Eier der Baumwollwanze von innen heraus auf und stoppen den Schädling, noch bevor er überhaupt geboren werden kann. Diese Methode, bekannt als biologische Bekämpfung, ist heute ein wesentlicher Bestandteil der Landwirtschaft in Brasilien, wobei etwa 60.000 Hektar Soja für die Freisetzung dieser hilfreichen Wespen vorgesehen sind. Doch die Natur ist selten einheitlich. Genau wie Menschen aus verschiedenen Regionen unterschiedliche Merkmale haben können, können auch Insekten aus verschiedenen Orten variieren in ihrem Verhalten, ihrer Lebensdauer und ihrer Fortpflanzungsfähigkeit. Das Verständnis dieser Unterschiede ist entscheidend, denn wenn ein Landwirt eine Wespe freilässt, die nicht gut an seine spezifischen lokalen Bedingungen angepasst ist, könnte die gesamte Bemühung zum Schutz der Pflanzen scheitern.

Ein Team von Forschern setzte sich zum Ziel zu untersuchen, ob die in diesen Programmen verwendeten Wespen alle gleich sind oder ob sie tatsächlich eine Mischung aus verschiedenen Typen sind, die zwar ähnlich aussehen, aber unterschiedlich agieren. Sie sammelten Wespen aus vier verschiedenen Regionen Brasiliens: dem Bundesdistrikt im Zentrum, São Paulo im Südosten, Paraná im Süden und Mato Grosso im Westen. Diese Insekten lebten seit vielen Generationen in Laborkolonien, aber die Wissenschaftler wollten sehen, ob ihr Ursprung immer noch Spuren in ihrer Biologie hinterlassen hatte. Sie züchteten die Wespen unter identischen Bedingungen auf, fütterten sie mit demselben Futter und hielten sie auf derselben Temperatur, um zu sehen, ob dennoch Unterschiede auftreten würden. Sie beobachteten genau, wie viele Eier die Weibchen der Wespen parasitieren konnten, wie lange es dauerte, bis die jungen Wespen heranwuchsen, und wie viele bis zum Erwachsenenalter überlebten. Sie testeten auch, ob Wespen aus einer Region erfolgreich mit Wespen aus einer anderen Region paaren konnten, ein Schlüsselltest dafür, ob sie zur selben Art gehören. Schließlich untersuchten sie die DNA der Wespen, um nach verborgenen genetischen Unterschieden zu suchen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind.

Die Ergebnisse zeigten, dass diese Wespen weit davon entfernt sind, identisch zu sein. Die Wespen aus dem Bundesdistrikt verhielten sich anders als die aus den anderen drei Regionen. Während die Wespen aus São Paulo, Paraná und Mato Grosso untereinander recht ähnlich waren, stach die Gruppe aus dem Bundesdistrikt hervor. Sie benötigten länger, um sich von der Ei- zur Adultphase zu entwickeln, hatten aber eine höhere Überlebensrate als Junginsekten. Die Weibchen aus dieser Region lebten auch länger, was es ihnen ermöglichte, Eier über einen längeren Zeitraum abzulegen. Im Gegensatz dazu wuchsen die Wespen aus São Paulo und Paraná schneller und pflanzten sich schneller fort, aber ihre Weibchen lebten nicht so lange. Diese Unterschiede sind wichtig, weil sie beeinflussen, wie die Population der Wespen wächst. Die schneller wachsenden Wespen könnten besser darin sein, ihre Zahl schnell zu erhöhen, um einem plötzlichen Anstieg der Baumwollwanzen gerecht zu werden, während die länger lebenden Wespen über die Zeit stabiler sein könnten.

Die bemerkenswerteste Entdeckung gelang den Forschern, als sie versuchten, die Populationen zu mischen. Als sie ein Weibchen der Wespe aus dem Bundesdistrikt mit einem Männchen aus einer der anderen drei Regionen paarten, scheiterte die Paarung daran, weibliche Nachkommen hervorzubringen. In der Welt dieser Wespen stammen die Weibchen aus befruchteten Eiern und die Männchen aus unbefruchteten Eiern. Die Tatsache, dass keine Weibchen geboren wurden, bedeutete, dass die Paarung erfolglos war. Als die Forscher jedoch Wespen aus São Paulo, Paraná und Mato Grosso untereinander kreuzten, erzeugten sie gesunde weibliche Nachkommen, genau wie bei der Paarung innerhalb ihrer eigenen Gruppen. Diese Fortpflanzungsbarriere deutet darauf an, dass die Wespen aus dem Bundesdistrikt nicht nur eine leicht andere Version der anderen sind; sie könnten eine völlig andere Art sein, die zufällig gleich aussieht. Diese Idee wurde auch durch ihre DNA gestützt. Als die Wissenschaftler ein spezifisches Gen sequenzierten, bildeten die Wespen aus dem Bundesdistrikt eine eigenständige genetische Gruppe, die durch eine signifikante Lücke in ihrem genetischen Code von den anderen drei Regionen getrennt war. Die Wespen aus den anderen drei Regionen waren genetisch so ähnlich, dass sie wie dieselbe Art erschienen, aber die Gruppe aus dem Bundesdistrikt war eindeutig verschieden. Die Forscher mahnen jedoch zur Vorsicht: Obwohl diese Ergebnisse darauf hindeuten, dass T. podisi eine Komplexität aus verschiedenen Arten sein könnte, sind weitere taxonomische und genetische Studien erforderlich, um dies zu bestät bestenätigen, da immer noch die Möglichkeit einer weiten genetischen und morphologischen Variation innerhalb der Gruppen besteht.

Diese Erkenntnisse legen nahe, dass das, was Landwirte und Wissenschaftler als eine einzige Art, Telenomus podisi, bezeichnen, tatsächlich ein Komplex aus zwei oder mehr verschiedenen Arten sein könnte. Eine Gruppe, die im Bundesdistrikt vorkommt, ist genetisch isoliert und fortpflanzungstechnisch nicht mit den anderen kompatibel. Die andere Gruppe, die in São Paulo, Paraná und Mato Grosso vorkommt, verhält sich wie eine einzige, kohärente Art. Diese Unterscheidung ist entscheidend für die Zukunft der Schädlingsbekämpfung. Wenn ein Landwirt im Süden Wespen aus dem Bundesdistrikt freilässt, könnten diese nicht nur aufgrund biologischer Unterschiede die lokalen Baumwollwanzen nicht effektiv kontrollieren, sondern könnten auch einen genetisch distinkten Organismus einführen, der dort nicht hingehört. Die Studie unterstreicht, dass die Auswahl des richtigen biologischen Bekämpfungsmittels mehr erfordert, als nur das Insekt anzusehen; es erfordert das Wissen darüber, woher es genau kommt, und das Verständnis seiner einzigartigen genetischen und biologischen Merkmale. Durch die Anerkennung dieser verborgenen Unterschiede können Wissenschaftler sicherstellen, dass die richtige Wespe zum richtigen Feld passt, wodurch der Kampf gegen Schädlinge präziser und effektiver wird.