Authors:	Kleeberg, Isabelle
Title:	The importance of recognition and aggression in the coevolution between ant social parasites and their hosts
Online publication date:	8-Jun-2016
Year of first publication:	2016
Language:	english
Abstract:	In my dissertation I investigate host defense and parasite offense strategies in different species of Temnothorax slavemaking ants (social parasites) and their hosts. The thesis is mainly divided into two parts: (1) The evolution of host defense behaviors in relation to parasite pressure and (2) The evolution of slavemaker counter-adaptations. Temnothorax host colonies are able to recognize the slavemaker T. americanus as a threat and respond with high aggression towards it. During raids, having recent contact with a slavemaker worker yields fitness benefits, but only for those colonies that have a high aggressive potential. Hence, Temnothorax hosts are able to utilize information of an upcoming attack to better defend themselves, when being aggressive (Chapter 1). But this was only true for aggression towards conspecifics – baseline aggression - which was moreover positively related to parasite abundance in a population. This indicates that parasites select for more aggressive host colonies. The correlation was found for two host species of T. americanus, pointing to convergent evolution of aggression as a defense strategy (Chapter 2). Aggression towards a living and potentially manipulative parasite decreased with parasite pressure, instead host colonies switched to an alternative defense mechanism – evacuation (Chapter 3). Populations that were less aggressive towards the parasite were also less resistant to chemical manipulation and slavemakers benefitted from it, as the likelihood of parasite survival and the parasites abundance increased (Chapter 4). One of the three slavemaker species evolved a different strategy – chemical camouflage – to steal adult host ants, known as eudulosis (Chapter 5-6). Hosts of this slavemaker do recognize the two slavemaker species T. americanus and T. duloticus, but are unable to identify their sympatric slavemaker T. pilagens. However, if they do recognize the slavemaker, aggression is costly as most workers die during raids, and evacuation although utilized in confrontations with T. americanus, seems to not be employed during raids of T. pilagens (Chapter 6). The three slavemaker species, although of different evolutionary origin, moreover show convergent evolution of a specific chemical profile that may undermine host recognition (Chapter 7). We detected an intricate suite of adaptations and counter-adaptations in Temnothorax hosts and slavemakers. I aimed to shed light on the diverse roles of recognition and aggression within this system and found evidence for convergent evolution of both, possibly due to their similar lifestyles of slavemakers and hosts, respectively. Studying different host populations with differences in reciprocal selection, based on variation in parasite abundance, allowed for the elucidation of the selective forces that shape host behavior. Comparing different slavemaker species within the same genus, each representing different origins of slavery and evolutionary age, moreover allows delineating trends in the evolution of parasitic lifestyle. Wirt-Parasit Interaktionen zählen du den stärksten Kräften der Evolution, da dabei der Parasit die Fitness des Wirtes negativ beeinflussen kann. Dies führt zu gegenseitigen evolutionären Änderungen durch natürliche Selektion – Koevolution. In meiner Dissertation untersuchte ich die Auswirkungen von Parasitismus auf das Verteidigungsverhalten von Wirten und umgekehrt die Evolution von Angriffsstrategien bei Parasiten. Sklavenhaltende Ameisen sind Sozialparasiten, die Ameisenkolonien einer andern Art ausrauben, um deren Brut (zukünftige Sklaven) zu stehlen. Hier untersuchte ich zum Einen die Fähigkeit den Parasiten zu erkennen bzw. die Fähigkeit des Parasiten die Feinderkennung zu unterbinden. Zum Anderen untersuchte ich inwiefern aggressives Verhalten von Wirtskolonien Fitness Vorteile bringt, und ob dies Verhalten unter Selektion des Parasiten steht. Temnothorax Wirtskolonien können den Sklavenhalter als Gefahr erkennen und reagieren entsprechend mit erhöhter Aggression. Wirtskolonien die kürzlich Kontakt zu einer Sklavenhalterin hatten und überdies ein hohes aggressives Potential aufwiesen, konnten mehr Brut retten. Dies deutet darauf hin, dass Wirtskolonien in der Lage sind, Informationen über einen anstehenden Raubzug zu nutzen, um sich besser zu verteidigen (Kapitel 1). Außerdem lässt dies vermuten, dass Sklavenhalter Wirtskolonien mit einem hohen aggressiven Potential selektieren und in der Tat konnte dies gezeigt werden. Wirtspopulationen die einem hohen Parasitedruck ausgesetzt waren, wiesen auch ein hohes aggressive Potential aus. Dieser Zusammenhang konnte in zwei Wirtsarten gezeigt werden, was auf konvergente Evolution als Antwort auf den Parasitendruck hindeutet (Kapitel 2). Die Aggression gegenüber eines Sklavenhalters, der zudem in der Lage ist die Wirte chemisch zu seinem eigenen Vorteil zu manipulieren, war geringer in Populationen mit hohen Parasitendruck. Wirtskolonien wechselten zu einer alternativen Verteidigungsstrategie – Flucht (Kapitel 3). Wirtspopulationen die weniger Aggression gegenüber dem Sklavenhalter zeigten, waren auch anfälliger für chemische Manipulation. Sklavenhalter profitieren davon, da die Chance einen Raubzug zu überleben stieg. Zudem, waren Sklavenhalterkolonien häufiger in einer Population vorhanden, dessen Wirtskolonien chemisch manipuliert werden konnten (Kapitel 4). Einer der drei untersuchten Sklavenhalter Arten zeigt eine andere Art des Raubzuges, wobei sogar adulte Wirtsameisen versklavt werden (Eudulosis) und aufgrund von chemischer Camouflage des Sklavenhalters kaum Aggression auftritt (Kapitel 5-6). Hier scheint es als ob die Wirte bisher keine Art der Verteidigung entwickelt haben, da entweder alle Individuen, inklusive der Brut versklavt werden, oder aber, falls Wirtskolonien den Sklavenhalter doch als Gefahr erkennen, alle adulten Individuen getötet werden. Ein chemischer Vergleich aller Sklavenhalterarten zeigte, dass es ein Parasiten-spezifisches Profil gibt, mit der Möglichkeit die Erkennung durch den Wirt zu reduzieren (Kapitel 7). Da dies über alle drei Arten hinweg gefunden wurde, deutet es auf konvergente Evolution hin, die aufgrund der ähnlichen Lebensstile hervorgerufen wird. In meiner Dissertation konnte ich eine Reihe an Verteidigungsstrategien bei Wirten aufschlüsseln, die konvergent in verschiedenen Wirtsarten aufgrund von Wirt-Parasit Koevolution entstanden sind. Der Vergleich verschieden stark parasitierter Wirtspopulationen konnte zeigen das Parasitismus eine der stärksten selektiven Kräfte ist, die das Verhalten von Wirtskolonien beeinflusst. Darüber hinaus, zeigen Sklavenhaltende Ameisen ein parasiten-typisches chemisches Profil, das über verschiedene Arten hinweg konvergent evolvierte. Dieses dient vermutlich dazu, bei Raubzügen unerkannt in die Wirtskolonie einzudringen. Die Untersuchung von verschiedenen Sklavenhalterarten einer Gattung, die alle unterschiedliche Ursprünge der Sklaverei repräsentieren, erlaubt Trends in der Evolution zum Parasitismus zu entschlüsseln.
DDC:	590 Tiere (Zoologie) 590 Zoological sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4047
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000005159
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	180 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen