Startseite » Allgemein » Genitalien in der Wissenschaft

Genitalien in der Wissenschaft

Spannende Spanner

B. Sc. Dominic Wanke ist Masterstudent in der Abteilung Entomologie am Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart und forscht in seiner Abschlussarbeit an Spannern der Gattung Triphosa.

„Ich präpariere die Genitalien von Spannern“. So antworte ich augenzwinkernd auf die Frage, was ich eigentlich genau in meiner Masterarbeit mache…

Dass die Genitalienpräparation nur ein Teil einer vielfältigen taxonomischen Untersuchung ist, verschweige ich dabei. Tatsächlich befasse ich mich mit Schmetterlingen (Lepidoptera), genauer gesagt, mit einer der artenreichsten Familien innerhalb dieser Ordnung: den Spannern (Geometridae). Weltweit sind mehr als 21 000 Arten bekannt, von denen eine Vielzahl bedeutende Schädlinge in Forst- und Landwirtschaft sind. Der Name Spanner bezieht sich dabei auf die Fortbewegung der Raupen, die sich, da sie keine oder reduzierte Bauchbeinpaare haben, durch Strecken und Zusammenziehen ihres Körpers fortbewegen.

Fokus meiner Arbeit ist die Überarbeitung (Revision) der Gattung Triphosa im Nahen Osten und Zentralasien. Dies ist notwendig, da aus diesem Gebiet genaue Informationen über Arten und deren Verbreitung entweder nicht vorhanden sind oder, wenn doch, ziemlich verwirrend sein können. Grund dafür ist u.a. das unscheinbare und weitestgehend einheitliche Aussehen der Falter.


Bild 1: Habitus zweier in Europa verbreiteten Arten: Triphosa sabaudiata (A) und Triphosa tauteli (B). Optisch lassen sich Tiere dieser Gattung nicht immer einfach bestimmen, da Musterungen und Färbungen unterschiedlich stark ausgeprägt sein können. (Foto: D. Wanke)

 Über die Arbeit mit Schmetterlingsgenitalien…

Wie also lassen sich solch unscheinbare und sich ähnelnde Arten unterscheiden? Die Antwort auf diese Frage findet sich in den Genitalstrukturen der Tiere. Männchen und Weibchen einer Art sollten fähig sein zu kopulieren und fortpflanzungsfähige Nachkommen zu zeugen. Bei vielen Insekten greifen die Geschlechtsorgane beider Partner nach einem Schlüssel-Schloss-Prinzip ineinander. Dabei sind besonders die Genitalien der Männchen oft artspezifisch sehr kompliziert gebaut. Diese Strukturen gilt es also zu untersuchen und zu beschreiben, sodass sie zur sicheren Artbestimmung herangezogen werden können. Bei Schmetterlingen gleicht dieser Vorgang einem kleinen Ritual aus mehreren Einzelschritten:

  • Mazeration
  • Sezierung
  • Färbung
  • Einbettung

Im ersten Schritt wird das Abdomen (Hinterleib) vorsichtig vom Schmetterling getrennt und in Kaliumhydroxid gekocht. Bei diesem Prozess, der Mazeration, werden Fett- und Muskelgewebe von den sklerotisierten, d.h. von den verhärteten Bereichen des Abdomens und der Genitalstrukturen, gelöst. Danach wird das Abdomen mit einer Mikroschere seitlich geöffnet, das Genital entfernt und mit einem feinen Pinsel gesäubert, sodass sich alle Merkmale sicher erkennen lassen. Eine anschließende Färbungsorgt für einen besseren Kontrast. Zur abschließenden Einbettung wird auf einen Objektträger ein Tropfen Einschlussharz gegeben, in dem das Präparat ausgerichtet und anschließend mit einem Deckgläschen abgedeckt wird.

Wie man Genitalien ins rechte Licht rückt…

Während dieser Arbeit bemerkte ich, dass das männliche Genital eine bestimmte Struktur besitzt, die ein artspezifisches Merkmal darstellt. Eingebettet war diese jedoch nur noch sehr schwer erkennbar, da diese eher zweidimensionale Sicht nicht die natürliche Form des Genitals wiederspiegelt: es liegt normalerweise zusammengeklappt im Abdomen. Daher schien es logisch, diese Strukturen zusammengeklappt und in Alkohol liegend noch vor dem Einbetten zu fotografieren. Dieses Procedere ist nicht unüblich, aber schwierig, denn im dünnflüssigen Alkohol verrutschen die Genitalien leicht und die Aufnahmen verwackeln. Bisher wurden sie daher häufig in Handdesinfektionsgel gelegt, das eine höhere Viskosität als Alkohol hat. Leider lieferte mir diese Methode keine vergleichbaren Bilder, mit denen ich die Struktur der Genitalien exakt vergleichen und beschreiben konnte, da sie im Gel nicht in einer immer gleichbleibenden Position gehalten werden konnten. Somit variierte auch der Blickwinkel und das Ergebnis war nicht reproduzierbar. Es musste doch eine Möglichkeit geben, das Genital in der Petrischale fest im Alkohol bzw. Handgel zufixieren! Aber wie? Nach langem Suchen und Probieren war die Lösung am Ende ganz simpel: Die halbierte Spitze einer Pipette, aufgeklebt in eine Petrischale, half mir, reproduzierbare, scharfe und vergleichbare Bilder zu erstellen.

Bild 2: Vergleiche der männlichen Genitalkapsel von Triphosa sabaudiata (A, C) und Triphosa tauteli (B, D). A und B: eingebettet in Einschlussharz. C und D: mit fixierender Methode. Die schwarzen Pfeile zeigen auf die Strukturen, die eingebettet nur sehr schwer vergleichbar sind (A, B) während sie in der fixierenden Methode gut vergleichbar sind (C, D). (Foto: D. Wanke)

Ein schöner Nebeneffekt…

Im Sommer 2018 fand das 10. Forum Herbulot am Stuttgarter Naturkundemuseum statt, eine internationale Tagung für Geometriden-Spezialisten. Dies ermöglichte mir, bisherige Ergebnisse und Probleme innerhalb der Gattung Triphosa präsentieren zu können. Im Laufe der Tagung traf ich WissenschaftlerInnen, die Interesse an der Entstehung der Bilder zeigten. Begeistert von dieser einfachen Methode ermutigten sie mich, diese zu veröffentlichen, wodurch meine erste kleine Publikation entstand…


Literatur

Wanke D, Rajaei H (2018) An effective method for the close up photography of insect genitalia during dissection: a case study on the Lepidoptera. Nota Lepidopterologica 41(2): 219-223. https://doi.org/10.3897/nl.41.27831

Hausmann, A. (2011) The Geometrid Moths of Europe, Vol. 1. Apollo Books, Vester Skerninge, Denmark, 282 pp.

Robinson GS (1976) The preparation of slides of Lepidoptera genitalia with special reference to the Microlepidoptera. Entomologist’s Gazette 27: 127–132.

Scoble, M.J. (1999) Geometrid Moths of the World: a catalogue (Lepidoptera, Geometridae). Vol. 1 and 2, Stenstrup: CSIRO Publishing and Apollo Books, p. 1016

Su YN (2016) A simple and quick method of displaying liquid-preserved morphological structures formicrophotography. Zootaxa 4208 (6): 592–593.
http://dx.doi.org/10.11646/zootaxa.4208.6.6



Ein Kommentar zu “Genitalien in der Wissenschaft

  1. Neben den männlichen Genitalen sollten auch weibliche Genitalstrukturen untersucht werden, o die Tiere in Copula mittels MicroCT – dann könnte man den Beweis für Lock-and-key-Hyopthese bringen. Viel zu oft wird der Fokus auf die “Männer“ gelegt, teilweise mit dem Argument, dass weibliche Genitalen nicht so viele Artmerkmale besitzen. Aber was nützen so viele spezielle Schlüssel, die alle ein Generalschloss öffnen können. Wenn es artspezifische Merkmale bei Männchen gibt, dann auch bei den Weibchen, sonst finde ich die Lock-and-key-Hypothese nicht haltbar.

Kommentar verfassen