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Kannibalismus bei Fruchtfliegen

Sexualpheromone statt Tarnfarbe – chemische Maske schützt Fliegeneier

| Autor/ Redakteur: Susann Huster* / Christian Lüttmann

Tiere haben viele Strategien gegen Fressfeinde entwickelt. Wo Flucht oder Gegenangriff nicht in Frage kommen, sichert oft Tarnung und Täuschung das Überleben. Dabei muss es nicht immer eine optische Tarnung sein. Eine neue Studie mit Beteiligung der Universität Leipzig zeigt, wie Fruchtfliegen ihre Eier mit einer chemischen Maske vor den eigenen gefräßigen Artgenossen schützt.

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Kopf einer Fruchtfliegenlarve: Die verschiedenen inneren Strukturen der Larve (zum Beispiel Darm, Gehirn, Muskeln) sind hell hervorgehoben.
Kopf einer Fruchtfliegenlarve: Die verschiedenen inneren Strukturen der Larve (zum Beispiel Darm, Gehirn, Muskeln) sind hell hervorgehoben.
(Bild: Prof. Dr. Andreas Thum)

Leipzig – Fruchtfliegen legen Eier, passen aber nicht auf ihre Brut auf. Daher haben die Insekten ein raffiniertes System entwickelt, um ihre Eier vor Kannibalen-Larven der eigenen Art zu schützen. In einer neuen Studie berichten Prof. Dr. Andreas Thum und Dr. Astrid Rohwedder von der Arbeitsgruppe Genetik am Institut für Biologie der Universität Leipzig, wie Fruchtfliegen zum Schutz ihrer Eier eine chemische Täuschung verwenden. In Zusammenarbeit mit Forschern aus der Schweiz und Großbritannien gelang es ihnen erstmals, die sensorischen, genetischen und mechanistischen Grundlagen dieser chemischen Täuschung zu entschlüsseln.

„Das Team war fasziniert von der Beobachtung, dass Fruchtfliegen-Larven trotz ihrer räuberischen Natur selten Eier in ihrer Nähe angegriffen haben, selbst wenn sie keine Nahrung hatten“, berichtet Thum. Dies untersuchten die Forscher genauer und prüften verschiedene plausibler Abwehrmechanismen. Dabei stellten sie schließlich fest, dass die extrem dünne Wachsschicht in der Eierschale für den Schutz gegen Kannibalismus unter Fruchtfliegen entscheidend ist.

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Ein Pheromon als chemische Maske

Mit hochauflösender Massenspektrometrie entdeckte das Team, dass die Wachsschicht der Fruchtfliegeneier aus einer Reihe von Sexualpheromonen besteht, die von beiden Elternteilen stammen. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Substanz 7,11-Heptacosadien (7,11-HD), die von der Mutter in die Wachsschicht des Eies eingearbeitet wird. Dadurch wird das Ei nicht nur auslaufsicher gemacht, damit es nicht austrocknet. 7,11-HD dient auch als eine Art chemische Maske, um die Identität des Eies vor Kannibalen-Larven zu verbergen.

Thum untersuchte mit seinem Team, welche Gene für den Kannibalismus-Schutz der Fruchtfliegeneier eine Rolle spielen. „In unserem Teil des Projekts konnten wir ein Gen namens ppk23 identifizieren, welches der Larve als Rezeptor dient, um das Pheromon 7,11-HD zu erkennen. Genetisch veränderte Fruchtfliegenlarven, denen der Rezeptor ppk23 fehlt, fallen nicht mehr auf die chemische Täuschung herein und verzehren die Eier ihrer Artgenossen“, erklärt der Biologe.

Chemische Täuschung im Tierreich weiter verbreitet

Die Täuschung als Verteidigungsstrategie gegen Raubtiere hat sich bei verschiedenen Arten unabhängig entwickelt. Aktuelle Studien dazu konzentrieren sich weitgehend auf visionsbasierte Strategien und weniger auf diejenigen, die die anderen Sinne täuschen. Die Ergebnisse des Teams um Thum deuten darauf hin, dass chemische Täuschung im gesamten Tierreich häufiger vorkommt als bisher angenommen, insbesondere, wenn Raubtiere ihre Nahrung durch chemische Hinweise identifizieren. Es gebe jedoch kaum Studien mit gentechnisch veränderten Tieren zu dieser Thematik. Daher zeige diese neueste Untersuchung, wie der Weg für die Erforschung sensorischer, neuronaler, genetischer und mechanistischer Täuschungsgrundlagen geebnet werden kann. Das eingehende Verständnis solcher Strategien ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere in den Bereichen Insektensterben, Epidemiologie und Schädlingsbekämpfung.

Originalpublikation: Sunitha Narasimha, Konstantin O. Nagornov, Laure Menin, Antonio Mucciolo, Astrid Rohwedder, Bruno M. Humbel, Martin Stevens, Andreas S. Thum, Yury O. Tsybin, Roshan K. Vijendravarma: Drosophila melanogaster cloak their eggs with pheromones, which prevents cannibalism. PLOS Biology, January 10, 2019; DOI: 10.1371/journal.pbio.2006012

* S. Huster, Universität Leipzig, 04109 Leipzig

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