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Bernstein-Einschluss belegt frühes kooperatives Verhalten Alles für den Ameisenstaat

Von Sebastian Hollstein*

Ameisen gehören zu den erfolgreichsten Spezies des Planeten. Eines ihrer Erfolgsgeheimnisse ist die Eusozialiät: Das Individuum erledigt akribisch Aufgaben für das Wohl des Ameisenstaates und nicht zwingend für das eigene Wohl. Nun Haben Forscher in Fossilien das Indiz gefunden, dass dieses Verhalten schon seit der Kreidezeit in den Ameisen verwurzelt ist.

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In Bernstein aus der Kreidezeit eingeschlossene Fossilien von drei weiblichen Ameisen und einer Puppe (links).
In Bernstein aus der Kreidezeit eingeschlossene Fossilien von drei weiblichen Ameisen und einer Puppe (links).
(Bild: Shûhei Yamamoto)

Jena – Ameisen leben in arbeitsteilig organisierten Staaten. Drei Kasten übernehmen dabei jeweils verschiedene Aufgaben: Während die Königin Eier legt und die Männchen diese befruchten, versorgen die Arbeiterinnen den Nachwuchs und kümmern sich um Nahrung und Nestbau. In der Biologie nennt man dieses besondere Verhalten Eusozialität, was bei den Ameisen besonders komplex ausgebildet ist. Eusozialität zeigt sich nicht nur im Verhalten, sondern auch in der Morphologie der Tiere: Geflügelte Weibchen übernehmen die Rolle der Königin, während unfruchtbare Weibchen ohne Flügel die Aufgaben der Arbeiterinnen erledigen. Doch wann genau in ihrer Evolution haben Ameisen mit diesem einzigartigen Teamwork begonnen?

Ein internationales Forscherteam – unter Federführung von Biologen der Friedrich-Schiller-Universität Jena – entdeckte nun den materiellen Beweis dafür, dass Ameisen bereits vor über 100 Millionen Jahren in einem solchen Sozialsystem lebten und sich die kooperative Lebensweise bereits in der frühen Kreidezeit herausbildete.

Erste in Bernstein eingeschlossene Puppe

Für ihre Arbeit untersuchten die Biologen vier in Bernstein eingeschlossene Fossilien. Bei diesen Tieren handelte es sich um drei weibliche erwachsene, flügellose Ameisen und eine nicht vollständig entwickelte Puppe – die erste Ameisenpuppe, die jemals in einem kreidezeitlichen Bernstein gefunden wurde. „Mithilfe von Mikro-Computertomographie-Aufnahmen konnten wir feststellen, dass die Weichgewebe der Insekten hervorragend erhalten geblieben sind“, sagt Dr. Brendon E. Boudinot, der derzeit an der Universität Jena forscht. „Wir konnten so etwa den Aufbau des Gehirns, die Struktur des Nervensystems und die Querstränge der Muskeln genau untersuchen und somit die vier Exemplare untereinander vergleichen.“

Missing Link im Ameisenreich

Dank dieser Einblicke in die innere Anatomie der Ameisen war es den Forschern möglich, Rückschlüsse auf die Artzugehörigkeit zu ziehen – und dabei zwei wichtige Entdeckungen zu machen: Zum einen gehören zwei der erwachsenen Tiere zu einer bisher unbekannten Art der ausgestorbenen Ameisen-Gattung Gerontoformica, die die Experten hierdurch erstmals genauer beschrieben haben.

Zum anderen entstammen die dritte ausgewachsene Ameise und die Puppe der gleichen Art: Gerontoformica gracilis. „Da Ameisenpuppen sich nicht fortbewegen können, liegt der Schluss nahe, dass das ausgewachsene Tier sie getragen hat“, sagt Boudinot. „Dieser so genannte Bruttransport ist ein einzigartiges Merkmal des arbeitsteiligen Zusammenlebens von Ameisen. Das Fossil liefert somit den ersten materiellen Beweis für kooperatives Verhalten aus der Kreidezeit: Diese Ameisen kümmerten sich gemeinsam um ihre Jungen, gingen gemeinsam auf Nahrungssuche und hatten unterschiedliche Königinnen- und Arbeiterkasten.“

Damit stellten die fossilen Vertreter der ausgestorbenen Ameisen-Gattung ein wichtiges Verbindungsstück zwischen den heutigen Ameisen und ihren nächsten Verwandten dar – ein so genanntes „missing Link“. Das bestätige, dass sich das spezialisierte Sozialsystem der Ameisen in der frühen Kreidezeit – entwickelt hat also zur Zeit der Dinosaurier.

Neue Erkenntnisse über die Evolution der Ameisen

Die Arbeit mit den vier fossilen Ameisen hat gezeigt, welche Fülle an Informationen sich mit den hochauflösenden Abbildungsmöglichkeiten hervorbringen lassen. „Wir können nun neue Erkenntnisse über die Entwicklung der inneren Anatomie fossiler Insekten ableiten und Verwandtschaftsverhältnisse fossiler Arten untereinander und mit den heute lebenden Arten viel genauer klären“, sagt der US-amerikanische Entomologe Boudinot.

Doch es stehen noch viele Fragen aus, die von den Forschern zu beantworten sind. Wie etwa entstanden die beiden unterschiedlichen weiblichen Formen der Ameisen – Königinnen und Arbeiterinnen? Bildeten sich zuerst die Flügel zurück und dann die Fruchtbarkeit aus? Führte die einsetzende Sterilität zum Verlust des Flugapparats? Oder fanden beide Entwicklungen gleichzeitig statt? Auch neue Forschungsfragen im Bereich der Soziobiologie, etwa zur Entstehung der Eusozialität, werden von den Wissenschaftlern weiter erforscht.

Originalpublikation: E. Boudinot, A. Richter, J. Katzke, J. C. M. Chaul, R. A. Keller, E. P. Economo, R. G. Beutel, S. Yamamoto: Evidence for the evolution of eusociality in stem ants and a systematic revision of †Gerontoformica (Hymenoptera: Formicidae), Zoological Journal of the Linnean Society, 2022, DOI: 10.1093/zoolinnean/zlab097/6523228

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* S. Hollstein, Wissenschaftsjournalist, Jena

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