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Das Gelbe vom Ei
the evolutionary significance of carotenoid-mediated egg coloration in the three-spined stickleback
Bettina Wernisch
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Dustin J. Penn
DOI
10.25365/thesis.17343
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29862.17879.253353-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Elterntiere können die Qualität ihrer Nachkommen einerseits auf indirektem Weg über die Gene, andererseits auf direktem Weg, wie zum Beispiel über maternale Effekte beeinflussen. Maternale Effekte, bei denen aufgrund von genetischen oder umweltbedingten Unterschieden in der maternalen Generation phänotypische Unterschiede in der Nachkommengeneration entstehen, spielen besonders in frühen Lebensstadien häufig eine wichtige Rolle und wurden im Speziellen in eierlegenden Spezies untersucht, wo die Mütter ihren Nachkommen im Ei verpackt alle lebenswichtigen Stoffe mitgeben. Carotenoide sind einer jener Inhalte, die häufig in Eiern sowohl bei Vögeln als auch bei Fischen gefunden werden. Es wird weitläufig angenommen dass Carotenoide eine Reihe von positiven Eigenschaften besitzen, zum Beispiel die Wirkung als Antioxidantien oder in der Immuno-Regulation und Immuno–Stimulation. Carotenoide spielen im Tierreich aber noch eine andere tragende Rolle, indem sie bei vielen Arten für die Ausprägung von gelber bis roter (Signal)färbung verantwortlich sind, so auch für die typische rote Färbung des männlichen dreistacheligen Stichlings Gasterosteus aculeatus während der Brutsaison. Die Intensität der Färbung spiegelt die Qualität der Stichlingsmännchen wieder und ist somit ein so genanntes ehrliches Signal. Männchen vererben die Intensität ihrer Rotfärbung an ihre Söhne. Bei vielen Fischarten ist aufgrund chemischer Analysen bekannt, dass ihre Eier Carotenoide enthalten. Ein möglicher Zusammenhang zwischen Intensität von beobachteter Eifärbung und Carotenoidgehalt in Fischeiern wurde allerdings bisher wenig untersucht. Jedoch gerade bei Fischen mit ihrer transparenten Eihülle, die Färbung und somit möglicherweise Carotenoidgehalt sichtbar macht, könnte die Färbung der Eier eine tragende Rolle für parentales Investment spielen. Dies wäre dann der Fall, wenn unterschiedlicher Carotenoidgehalt auf unterschiedliche Ei- und somit Nachkommenqualität hinweist.
In meiner Studie wurde untersucht, ob sich bei Stichlingen die Zufütterung von unterschiedlichen Carotenoid-Mengen in der maternalen Generation auf das Investment von Carotenoiden in die Eier – gemessen anhand der Eifärbung – auswirkt. Zweitens wurde getestet, ob (wenn vorhanden) das unterschiedliche Carotenoid-Investment in die Eier Auswirkungen auf die Fitness der Nachkommen hat. Drittens wurde untersucht ob Stichlingsmännchen, die wie erwähnt ihre Fähigkeit Carotenoide in Ornamente zu investieren an ihre Söhne weitergeben, dies auch an ihre Töchter vererben (was sich in dem Investment von Carotenoiden in die Eier niederschlagen könnte), oder ob je nach Geschlecht antagonistisch wirkende Gene vorhanden sind, sodass Söhne eines attraktiven Vaters zwar profitieren, Töchter aber einen Nachteil haben.
Um die ersten beiden Fragen zu klären wurden drei unterschiedliche Diätgruppen etabliert, in denen Stichlingsweibchen mit Futter das entweder gar keine, eine niedrige (40mg/kg Futter) oder eine hohe (200mg/kg Futter) Menge an Carotenoiden enthielt gefüttert wurden. In Folge wurde die Eifärbung in den unterschiedlichen Diätgruppen gemessen, und die Nachkommen der jeweiligen Weibchen zur einen Hälfte in einer sterilen und zur anderen Hälfte in einer naturnahen Umwelt (Leitungswasser versus Teichwasser) aufgezogen. Die Schlupfrate, Überlebensrate und Wachstumsrate der Nachkommen wurden als Fitnessindikatoren dokumentiert. Um die dritte Frage bezüglich der möglicherweise antagonistisch wirkenden Gene zu beantworten, wurden Fischfamilien über drei Generationen hinweg untersucht und die Intensität der Brutfärbung der Männchen in Zusammenhang mit der Eifärbung ihrer Töchter gestellt.
Die Menge an Carotenoiden in der Diät der Mütter wirkte sich auf die Eifärbung aus, wobei die Diät ohne und mit wenigen Carotenoiden ähnliche Ergebnisse brachte, während die Intensität der Gelbfärbung der Eier von Weibchen die viele Carotenoide in ihrer Diät erhielten deutlich höher war. Bezüglich der getesteten Fitnessparamter der Nachkommen ergab sich, dass die Umwelt in der die Jungfische aufwuchsen einen maßgeblichen Einfluss auf die Effekte von Carotenoiden hatte. Die Schlupfrate der Fische in Leitungswassser war unabhängig vom Carotenoidgehalt in der Diät der Mutter, wohingegen in Teichwasser zunehmender Carotenoidgehalt der maternalen Diät zu einer reduzierten Schlupfrate führte. Im Teichwasser groß gezogene Fische wiesen außerdem unterschiedliche Wachstumskurven auf: Nachkommen der Mütter mit hoher Carotenoiddiät wuchsen in den ersten Lebenswochen langsamer als die Nachkommen der Mütter die weniger Carotenoide erhalten hatten, konnten diesen Rückstand allerdings später durch schnelleres Wachstum wieder aufholen. Im Leitungswasser hingegen ergab sich kein Effekt von Carotenoidgehalt in der Diät der Mutter auf die Wachstumskurven der Nachkommen. Die Intensität der Paarungsfärbung eines Männchens hatte weder einen positiven noch einen negativen Einfluss auf das Carotenoidinvestment der Tochter in ihre Eier.
Meine Arbeit zeigt, dass die Gelbfärbung der Eier tatsächlich vom Carotenoidgehalt der Diät der Mutter abhängt und mit zunehmender Intensität einen negativen Einfluss auf die gemessenen Fitnessparameter von Nachkommen hat, die unter naturnahen Bedingungen aufwachsen.
Das Auftreten von antagonistisch wirkenden Genen wurde nicht gefunden. Hervorzuheben ist besonders das Ergebnis, dass Carotenoide auch innerhalb der Dosierungen in der sie in der Natur vorkommen negative Effekte haben können, was im Gegensatz zu bisher durchgeführten Arbeiten über die Auswirkungen von Carotenoiden steht, die zum Großteil über positive oder ein Fehlen von Effekten berichten. Zudem wurde festgestellt, dass sterile Laborbedingungen offensichtlich nicht immer ausreichend sind um diverse mögliche Auswirkungen von Carotenoiden in lebenden Organismen detektieren zu können. Vor diesem Hintergrund muss vor allem jene früheren Studien, die unter Laborbedingungen durchgeführt wurden und keine oder positive Effekte von Carotenoiden festgestellt haben, neu bewertet werden.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
carotenoids egg coloration offspring quality stickleback
Schlagwörter
(Deutsch)
Carotenoide Eifärbung Nachkommenqualität Stichling
Autor*innen
Bettina Wernisch
Haupttitel (Englisch)
Das Gelbe vom Ei
Hauptuntertitel (Englisch)
the evolutionary significance of carotenoid-mediated egg coloration in the three-spined stickleback
Paralleltitel (Deutsch)
Das Gelbe vom Ei: die evolutionäre Bedeutung von durch Carotenoide hervorgerufener Eifärbung beim dreistacheligen Stichling
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
110 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Dustin J. Penn
AC Nummer
AC09022557
Utheses ID
15543
Studienkennzahl
UA | 439 | | |