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Hochentwickelte Augen und ein komplexes Gehirn ermöglichen unseren menschlichen Händen selbst schwierige Aufgaben, zum Beispiel Klavierspielen oder das Tippen von Nachrichten. Doch überraschenderweise ist auch das kleine Taubenschwänzchen zu ähnlichem Feingefühl fähig, wie Forschende nun herausgefunden haben. Dank filigraner Rüssel-Auge-Koordination kann der Falter gezielt Blüten ansteuern und ihren Nektar trinken. Diese Effizienz im Miniformat wäre auch für die Robotik interessant.
Nach einem Glas Wasser zu greifen, etwas auf der Tastatur zu tippen oder unser Smartphone zu bedienen, mögen für uns Menschen zwar alltägliche Aufgaben sein, doch im Reich der Nervensysteme entsprechen sie Höchstleistungen. Bevor wir nach etwas greifen, müssen wir dessen Position schließlich zunächst dreidimensional in unserer Umgebung erfassen und diese Information dann an unser motorisches System weitergeben, das die Bewegung schließlich steuert. Während der Bewegung selbst betreiben wir mithilfe unserer Augen außerdem noch allerhand Finetuning.
Aufgrund dieser hohen neuronalen „Rechenleistung“ galten wirbellose Tiere wie Insekten mit ihren simplen, winzigen Nervensystemen bislang als weitestgehend unfähig, solche komplexen Bewegungen auszuführen. Vielmehr nahm man an, dass ihre Bewegungen automatisierter und weniger feinfühlig ablaufen. Wenn zum Beispiel eine Gottesanbeterin ein Beutetier erspäht hat, stürzt sie sich stets in derselben, raketenartigen Bewegung darauf, und steuert währenddessen nicht mehr nach. Ist die Beute in der Zwischenzeit ausgewichen, geht der Angriff einfach ins Leere.
Strohhalm-Akrobatik beim Taubenschwänzchen
Es gibt jedoch auch Insekten, denen die Wissenschaft ein wenig mehr zutraut, darunter das Taubenschwänzchen (Macroglossum stellatarum). Dieser Falter sieht aus wie eine Mischung aus Schmetterling und Vogel und ist auch hierzulande heimisch. Um an Blütennektar zu gelangen, schweben Taubenschwänzchen wie ein Helikopter längere Zeit an derselben Stelle und dringen dann mit ihrem körperlangen Rüssel selbst in winzige Blütenöffnungen ein.
„Das ist, als würden Sie versuchen, im Stehen mit einem langen Strohhalm die Öffnung einer Getränkedose am Boden zu treffen“, erklärt Anna Stöckl von der Universität Konstanz die Schwierigkeit dieses Unterfangens. Sie ist die Seniorautorin eines Forschungsteams, das gerade untersucht hat, wie dem Taubenschwänchen dieses filigrane Kunststück gelingt. Dafür ließen Stöckl und ihre Kollegen die Falter künstliche Blüten anfliegen und filmten sie dabei mit einer Hochgeschwindigkeitskamera. So konnten sie die genauen Positionen von Körper, Kopf und Rüssel der Falter sowie deren typische Bewegungsabläufe ermitteln.
Viele Ähnlichkeiten mit uns Menschen
Dabei stellten Stöckl und ihr Team fest, dass die Taubenschwänzchen ihren Rüssel ähnlich einsetzen wie wir Menschen unsere Finger. Denn ebenso wie sie lässt sich der Rüssel nur schwer seitwärts bewegen, dafür aber rund eineinhalb Zentimeter vorwärts und rückwärts. Die grobe Positionierung des Rüssels in der Blüte erfolgt daher, indem die Falter ihren Körper im Flug entsprechend ausrichten. Erst dann übernehmen die kleineren Bewegungen des Rüssels, mit denen die Taubenschwänzchen sich filigran vortasten und schließlich in die Nektaröffnung gelangen, berichten die Forschenden. Übertragen auf uns Menschen würde das bedeuten, dass wir zunächst unseren Arm nutzen müssen, um die Hand in Position zu bringen, und dann mit den filigranen Bewegungen der einzelnen Finger zum Beispiel nach einem Glas greifen.
Und es gibt noch eine weitere Ähnlichkeit zwischen Menschen und Taubenschwänzchen: Ebenso wie wir brauchen die Falter offenbar ihre Augen als durchgängige visuelle Informationsquelle, um ihren Rüssel zielgenau zu manövrieren. Denn wurden diese im Experiment bedeckt, liefen die Bewegungen der Falter deutlich zielloser ab und sie brauchten erheblich länger, um zum Nektar zu finden. Anders als die Gottesanbeterin, die einmal zum Angriff ansetzt und dann stets dieselbe Bewegung durchführt, justieren Taubenschwänzchen mithilfe ihrer Augen ihre Bewegungen durchgehend nach, erklären Stöckl und ihre Kollegen.
Das Feingefühl der Taubenschwänzchen rehabilitiert aber nicht nur die Gruppe der Insekten hinsichtlich ihrer kognitiven Fähigkeiten, sondern könnte künftig auch bei der Entwicklung von Robotern helfen. „Die Insekten müssen für das Nektartrinken mit einem winzigen Bruchteil der Verarbeitungskapazität auskommen, die zum Beispiel unserem Nervensystem zur Verfügung steht“, erklärt Stöckl. Ein solch kleines, aber äußerst effizient arbeitendes Gehirn ist auch in der Robotik stark gefragt. Wie genau das Gehirn des Taubenschwänzchens seine Hochleistungen vollbringt, ist allerdings noch nicht final geklärt.
Quelle: Universität Konstanz; Fachartikel: Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2306937121
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