Das Reproduktionssystem der Lanzenfliegen (Diptera: Lonchopteridae)

Tröster, Michael (2025): Das Reproduktionssystem der Lanzenfliegen (Diptera: Lonchopteridae). Dissertation, LMU München: Fakultät für Biologie

Abstract

Diese aus insgesamt drei Publikationen bzw. Kapiteln bestehende Dissertation soll zum allgemeinen Verständnis der Mechanismen der postkopulatorischen sexuellen Selektion beitragen, die zur Entstehung von Riesenspermien geführt haben. Zu diesem Zweck wurde das Fortpflanzungssystem der Lanzenfliegen (Diptera: Lonchopteridae) eingehender untersucht. Bei den Vertretern dieser Familie gibt es hierbei bemerkenswerte Unterschiede, wobei einige Arten Riesenspermien produzieren und die entsprechenden Weibchen extrem lange Spermatheken besitzen. Mit einer Länge von 7.500 µm und einer Dicke von 1,3 µm gehört das Spermium von Lonchoptera fallax zu den größten bisher bekannten überhaupt. Die Weibchen dieser Art besitzen Spermatheken mit einer Gesamtlänge von etwa 14.000 µm, womit diese etwa viermal so lang wie deren Körper sind. Anhand von 3D-Rekonstruktionen und Erkenntnissen aus der Elektronenmikroskopie wird in Kapitel I die Morphologie und Ultrastruktur der Spermien der nahe verwandten Art Lonchoptera lutea näher beschrieben. Mit einer Länge von 2.200 μm und einer Dicke von 1,4 μm sind diese zwar deutlich kleiner als die von L. fallax, können aber dennoch als riesig bezeichnet werden. Anders als die typischen Spermien anderer Fliegen haben sie einen stark asymmetrischen Querschnitt mit nur einem, wenn auch sehr großen Mitochondrienderivat und einem Paar massiver akzessorischer Körper, von denen sich aber nur einer über die gesamte Länge des Flagellums erstreckt. Um die Entstehung von Riesenspermien in dieser Fliegen-Familie näher zu erforschen, wurden für Kapitel II die Körpergröße, die Hodengröße, die Spermiengröße und die Anzahl der Spermien pro Bündel und pro Hoden bei insgesamt elf Lonchoptera-Arten untersucht. Anhand dieser Ergebnisse wird diskutiert, wie diese Merkmale miteinander in Beziehung stehen und wie ihre Entwicklung die Ressourcenverteilung unter den Spermien beeinflusst. Auf Grundlage der Spermienmerkmale und unterstützt durch einen aus DNA-Barcodes abgeleiteten molekularen Stammbaum wird zudem eine phylogenetische Hypothese für die Gattung Lonchoptera formuliert. Um die postkopulatorischen Prozesse zu verstehen, die zur Entstehung von riesigen Spermien bei Lonchopteridae geführt haben, wurden für Kapitel III die Abmessungen der Spermatheken, die wiederum in vier morphologisch, histologisch und funktionell unterschiedliche Abschnitte unterteilt werden können, bei elf Lonchoptera-Arten untersucht und mit den Maßen der entsprechenden Spermien ins Verhältnis gesetzt. 3D-Rekonstruktionen machten es zudem möglich, das Volumen in diese Überlegungen mit einzubeziehen, was einen neuen Ansatz in diesem Kontext darstellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Spermatheken immer deutlich länger sind als die entsprechenden Spermien und dass ein hochsignifikanter, positiv linearer Zusammenhang zwischen beiden Größen besteht, was auf einen zugrundeliegenden koevolutiven Prozess hindeutet. Auf Grundlage aller Ergebnisse werden einige evolutive Szenarien inklusive eines neuen Ansatzes zu den selektiven Vorteilen längerer Spermien aufgezeigt, um zu diskutieren, wie Spermien- und Spermathekenlänge bei Lonchopteridae abhängig voneinander entstanden sein könnten.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Lonchopteridae, Riesenspermien, Reproduktion
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
• Fakultäten: Fakultät für Biologie
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 24. April 2025
• 1. Bericht­erstatter:in: Heß, Martin