@phdthesis{Sauer2000,
  author    = {Sauer, Christina},
  title     = {Charakterisierung intrazellul{\"a}rer, bakterieller Endosymbionten im Mitteldarm von Ameisen der Gattung Camponotus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1940},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {In der vorliegenden Dissertation wurden verschiedene Themenbereiche bearbeitet, die zur Charakterisierung der intrazellul{\"a}ren, bakteriellen Endosymbionten im Mitteldarm von Ameisen der Gattung Camponotus beitrugen. Es wurden phylogenetische Untersuchungen mit Hilfe der 16S rDNA-Sequenzen der Symbionten und der Sequenzen der Cytochrom-Oxidase-Untereinheit I (COI-Sequenzen) ihrer Wirte durchgef{\"u}hrt, die zur n{\"a}heren Kl{\"a}rung der Fragen zu {\"U}bertragungsweg und Stellung der Camponotus-Endosymbionten verhalfen. Untersuchungen an dreizehn verschiedenen Camponotus-Arten brachten folgende Ergebnisse. Die intrazellul{\"a}ren Bakterien der Ameisen geh{\"o}ren zur g-Subklasse der Proteobakterien. Innerhalb des 16S-Stammbaumes der Symbionten kann man drei Untergruppen unterscheiden, in denen die einzelnen Arten enger miteinander verwandt sind. Bei den n{\"a}chstverwandten Bakteriennachbarn der Camponotus-Endosymbionten handelt es sich um die ebenfalls symbiontisch lebenden Bakterien der Gattungen Wigglesworthia und Buchnera. Die Ameisen-Symbionten besitzen in ihren rrs-Genen intervenierende DNA-Sequenzen (IVS), die stabile Sekund{\"a}rstrukturen ausbilden k{\"o}nnen. Ihre 16S-Gene sind nicht strangaufw{\"a}rts von den 23S-Genen lokalisiert. Durch diese genetische Besonderheit {\"a}hneln die Camponotus-Symbionten den Buchnera-Symbionten, deren rRNA-Gene auf zwei Transkriptionseinheiten verteilt sind. Innerhalb des Stammbaumes der untersuchten Wirtsameisen existieren ebenfalls drei Untergruppen, deren einzelne Arten enger miteinander verwandt sind. Die direkte Gegen{\"u}berstellung des Symbionten-Stammbaumes mit dem der Ameisen zeigt ein weitgehend gleiches Verzweigungsmuster. Beide Dendrogramme zeigen signifikante {\"U}bereinstimmungen bez{\"u}glich ihrer taxonomischen Beziehungen und legen eine kongruente Entwicklung von Symbionten und Wirten, die nur durch einen vertikalen {\"U}bertragungsweg erzeugt werden kann, nahe. Einzige Ausnahme bildete hierbei der C. castaneus-Symbiont, bei dem ein horizontaler Transfer von Symbionten nicht g{\"a}nzlich ausgeschlossen werden kann. Die im Rahmen dieser Dissertation durchgef{\"u}hrten phylogenetischen Untersuchungen erm{\"o}glichten die Benennung einer neuen Symbiontengattung innerhalb der gamma-Subgruppe der Proteobakterien: "Candidatus Blochmannia spp." Histologische Studien der Endosymbiose mit Hilfe von licht- und elektronenmikroskopischen Methoden sollten Fragen zur Symbiontenlokalisation innerhalb adulter Individuen beantworten und die Ergebnisse zum {\"U}bertragungsweg der intrazellul{\"a}ren Bakterien festigen. Die Endosymbionten sind in den Mitteldarmepithelien von Arbeiterinnen, K{\"o}niginnen und M{\"a}nnchen in Myzetozytenzellen lokalisiert, die in das Mitteldarmepithel interkalieren. Diese spezialisierten Zellen besitzen kaum Vesikel und tragen keinen Mikrovillisaum. In den Oozyten der Ovarien von K{\"o}niginnen und Arbeiterinnen wurden ebenfalls große Symbiontenmengen gefunden. Die Spermatheka der K{\"o}niginnen und die Geschlechtsorgane der M{\"a}nnchen waren symbiontenfrei. Die Abwesenheit von Symbionten innerhalb dieser beiden Organe zeigt, dass eine Bakterieninfektion der weiblichen Tiere nicht durch die M{\"a}nnchen stattfindet, sondern wie schon in den phylogenetischen Untersuchungen postuliert, ein rein maternaler {\"U}bertragungsweg der Symbionten vorliegt. Die Detektion der Bakterien in Eiern und Larven der Ameisen mittels In situ-Hybridisierungen trugen zur Aufkl{\"a}rung des Weges der Endosymbionten w{\"a}hrend der Embryogenese bei. W{\"a}hrend sich im abgelegten Ei ein Ring aus Symbionten bildete, kam es in den Larvenstadien 1 bis 3 zur Auswanderung der Bakterien in Meso- bzw. Ektoderm. Im gr{\"o}ßten untersuchten Larvenstadium 4, das kurz vor der Verpuppung stand, konnten die Symbionten ausschließlich in den Myzetozyten des Mitteldarmes detektiert werden. Die Behandlung der Ameisen mit Antibiotika erm{\"o}glichte es, symbiontenfreie Ameisen zu erzeugen, die {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum weiterlebten, ohne ihre Symbionten zu regenerieren. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es erstmals, die intrazellul{\"a}ren Bakterien intakt aus dem sie umgebenden Mitteldarmgewebe zu isolieren. Somit konnten gereinigte Symbionten f{\"u}r Kultivierungs- und Infektionsversuche verwendet werden. Diese Versuche die mit Hilfe von Bakterienn{\"a}hrmedien und Insektenzelllinien durchgef{\"u}hrt wurden, zeigten jedoch sehr deutlich, dass es nicht m{\"o}glich ist, die Camponotus-Symbionten außerhalb ihrer Wirte zu kultivieren.},
  subject      = {Rossameise},
  language  = {de}
}
@article{BonteHovestadtPoethke2008,
  author    = {Bonte, Dries and Hovestadt, Thomas and Poethke, Hans-Joachim},
  title     = {Male-killing endosymbionts: influence of environmental conditions on persistance of host metapopulation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-45344},
  year      = {2008},
  abstract  = {Background: Male killing endosymbionts manipulate their arthropod host reproduction by only allowing female embryos to develop into infected females and killing all male offspring. Because of the reproductive manipulation, we expect them to have an effect on the evolution of host dispersal rates. In addition, male killing endosymbionts are expected to approach fixation when fitness of infected individuals is larger than that of uninfected ones and when transmission from mother to offspring is nearly perfect. They then vanish as the host population crashes. High observed infection rates and among-population variation in natural systems can consequently not be explained if defense mechanisms are absent and when transmission efficiency is perfect. Results: By simulating the host-endosymbiont dynamics in an individual-based metapopulation model we show that male killing endosymbionts increase host dispersal rates. No fitness compensations were built into the model for male killing endosymbionts, but they spread as a group beneficial trait. Host and parasite populations face extinction under panmictic conditions, i.e. conditions that favor the evolution of high dispersal in hosts. On the other hand, deterministic 'curing' (only parasite goes extinct) can occur under conditions of low dispersal, e.g. under low environmental stochasticity and high dispersal mortality. However, high and stable infection rates can be maintained in metapopulations over a considerable spectrum of conditions favoring intermediate levels of dispersal in the host. Conclusion: Male killing endosymbionts without explicit fitness compensation spread as a group selected trait into a metapopulation. Emergent feedbacks through increased evolutionary stable dispersal rates provide an alternative explanation for both, the high male-killing endosymbiont infection rates and the high among-population variation in local infection rates reported for some natural systems.},
  subject      = {Metapopulation},
  language  = {en}
}
@article{BonteHovestadtPoethke2009,
  author    = {Bonte, Dries and Hovestadt, Thomas and Poethke, Hans Joachim},
  title     = {Sex-specific dispersal and evolutionary rescue in metapopulations infected by male killing endosymbionts},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-45351},
  year      = {2009},
  abstract  = {Background: Male killing endosymbionts manipulate their arthropod host reproduction by only allowing female embryos to develop into infected females and killing all male offspring. Because the resulting change in sex ratio is expected to affect the evolution of sex-specific dispersal, we investigated under which environmental conditions strong sex-biased dispersal would emerge, and how this would affect host and endosymbiont metapopulation persistence. Results: We simulated host-endosymbiont metapopulation dynamics in an individual-based model, in which dispersal rates are allowed to evolve independently for the two sexes. Prominent male-biased dispersal emerges under conditions of low environmental stochasticity and high dispersal mortality. By applying a reshuffling algorithm, we show that kin-competition is a major driver of this evolutionary pattern because of the high within-population relatedness of males compared to those of females. Moreover, the evolution of sex-specific dispersal rescues metapopulations from extinction by (i) reducing endosymbiont fixation rates and (ii) by enhancing the extinction of endosymbionts within metapopulations that are characterized by low environmental stochasticity. Conclusion: Male killing endosymbionts induce the evolution of sex-specific dispersal, with prominent male-biased dispersal under conditions of low environmental stochasticity and high dispersal mortality. This male-biased dispersal emerges from stronger kin-competition in males compared to females and induces an evolutionary rescue mechanism.},
  subject      = {Metapopulation},
  language  = {en}
}