#Wanderheuschrecken-Kannibalismus im Visier

Der berüchtigte Heißhunger der Wanderheuschrecken kann sich auch gegen Artgenossen richten. Deshalb haben die Insekten einen Schutzmechanismus entwickelt, berichten Forscher: In dichten Beständen geben sie einen Geruchsstoff ab, der die kannibalistische Neigung unterdrückt. Fehlt den Heuschrecken das Pheromon oder die Fähigkeit es wahrzunehmen, fressen sie einander hingegen verstärkt auf. In den Erkenntnissen könnte Potenzial für die Entwicklung von Bekämpfungsstrategien gegen die berüchtigten Plagegeister stecken, sagen die Wissenschaftler.

Sie können Schäden von biblischen Ausmaßen verursachen: Schon im Buch Mose wird beschrieben, wie riesige Heuschreckenschwärme den Himmel verdunkelten und als eine der zehn Plagen alles auffraßen, was auf den Feldern wuchs. Nach wie vor bedrohen die Wanderheuschrecken auf diese Weise die Nahrungsversorgung von Millionen von Menschen in Afrika und Asien. Wegen dieser Bedeutung widmen sich Wissenschaftler bereits seit einiger Zeit der Erforschung dieser Insekten. Im Fokus steht dabei ihr komplexes Interaktionsverhalten, das die Grundlage der Schwarmbildung darstellt. Denn meist leben diese Heuschrecken als unproblematische Einzelgänger – erst wenn sie sich zusammenrotten, entfalten sie ihr katastrophales Potenzial.

In der solitären Phase meiden Wanderheuschrecken den Kontakt mit Artgenossen und nehmen vergleichsweise wenig Nahrung auf. Nimmt die Populationsdichte dann allerdings zu, können die Heuschrecken innerhalb weniger Stunden ihr Verhalten ändern – mit verheerenden Folgen: Sie werden gesellig, machen sich gemeinsam auf die Reise und entwickeln dabei enormen Appetit. Es wurde bereits gezeigt, dass bei diesem Prozess spezielle Geruchsstoffe – Aggregationspheromone – eine Rolle spielen. Es war zudem bekannt, dass die Insekten sich in den dichten Populationen manchmal an ihren Artgenossen vergreifen. Es gibt dabei Hinweise darauf, dass dieser Kannibalismus eine Rolle beim Zugverhalten der Insekten spielt: In den Schwärmen entsteht demnach Dynamik, weil die Insekten auf der Flucht vor ihren eigenen Artgenossen sind.

Dem speziellen Appetit auf der Spur

Der weiteren Erforschung des kannibalistischen Verhaltens der Wanderheuschrecken und der dabei möglichen Rolle von Geruchsstoffen hat sich nun ein deutsch-chinesisches Forscherteam gewidmet. Zunächst untersuchten die Wissenschaftler an der Wanderheuschreckenart Locusta migratoria, welchen Zusammenhang es zwischen der Populationsdichte und der Neigung zu Kannibalismus gibt. Es zeigte sich, dass das Verhalten erst ab einer bestimmten Anzahl von Tieren auf engem Raum einsetzt und sich bei weiterer Verdichtung verstärkt. Sie fressen sich dann allerdings nicht komplett gegenseitig auf – es scheint somit möglich, dass ein Pheromon-basierter Regulationsmechanismus einsetzt. Deshalb untersuchten die Forscher, ob die Heuschrecken bestimmte Duftstoffe aussenden, die in der Einzelgängerphase nicht produziert werden. Sie erfassten, verglichen und analysierten dazu die flüchtigen Substanzen, die von einzelgängerischen und geselligen Versuchstieren abgegeben wurden.

Dabei stießen sie auf einen Geruchsstoff mit der Bezeichnung Phenylacetonitril (PAN). Verhaltenstests legten zunächst nahe, dass er auf Heuschrecken abschreckend wirkt. „Wir konnten zeigen, dass mit zunehmender Populationsdichte nicht nur das Ausmaß des Kannibalismus zunahm, sondern die Tiere auch mehr PAN produzierten“, sagt Erst-Autor Hetan Chang vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena. Um die Funktion von PAN genauer zu untersuchen, entwickelten die Forscher dann durch gentechnische Methoden eine Heuschreckenlinie, die kein PAN mehr produzierte. „Dadurch konnten wir die starke antikannibalistische Wirkung bestätigen, denn der Kannibalismus nahm deutlich zu, wenn die Tiere nicht mehr in der Lage waren, die Verbindung zu produzieren“, sagt Chang.

Antikannibalistischer Geruchsinn aufgedeckt

Anschließend machten sich das Team auf die Suche nach dem entsprechenden Geruchsrezeptor für das PAN. Nach langen Versuchsreihen kristallisierte sich schließlich heraus, dass der Geruchsrezeptor OR70a den Insekten das „Näschen“ für den Signalstoff verleiht. Erneut durch Genom-Editing entwickelten die Forscher dann eine Heuschreckenlinie, der dieser Rezeptor fehlt. So bestätigte sich die Bedeutung dieses Elements: Heuschrecken ohne OR70a können das PAN bei ihren Artgenossen nicht mehr wahrnehmen und neigen deshalb verstärkt zu Kannibalismus.

Doch lassen sich diese Erkenntnisse nun auch praktisch für den Kampf gegen die „biblischen“ Plagegeister nutzen? Dazu sagt Senior-Autor Bill Hansson vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie: „Wenn man die Produktion von PAN oder die Funktion des Rezeptors hemmt, könnte man die Heuschrecken vielleicht dazu bringen, sich mehr kannibalisch zu verhalten und sich auf diese Weise vielleicht selbst zu kontrollieren“. Vor dem Hintergrund der möglichen Rolle des Kannibalismus beim Zugverhalten der Insekten muss die Bedeutung des Systems aber wohl erst noch genauer geklärt werden. Grundsätzlich zeichnet sich aber ab: „Der antikannibalistische Effekt ist sehr wahrscheinlich von großer Bedeutung für die Ökologie der Heuschreckenpopulationen und die Ergebnisse könnten daher Möglichkeiten für das Heuschreckenmanagement bieten“, schreiben die Wissenschaftler.

Quelle: Planck-Institut für chemische Ökologie, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.ade6155

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