Insekten-Evolution Schraubgewinde lassen Käfer besser klettern 

Rüsselkäfer sind wendige Tierchen. Warum die kleinen Insekten so gut klettern können, haben Forscher jetzt herausgefunden: Ihre Hüftgelenke funktionieren im Prinzip wie Schrauben und Muttern. Die Entdeckung war eine Überraschung für die Biologen.

KIT/ Alexander Riedel

Von Nicole Hulka


Ans Innere einer Nuss zu gelangen, gelingt dem goldbraunen Haselnussbohrer problemlos: Mit seinem langen, dünnen Rüssel durchsticht der Käfer einfach die harte Schale einer reifenden Nuss. Die Weibchen legen später ein Ei hinein, so dass die Larve sich von der Frucht ernähren kann, während sie wächst.

Um an die Nüsse zu gelangen, müssen die Rüsselkäfer Pflanzen erklimmen und sich gut an den Blättern festhalten können. Dafür brauchen sie fitte Beine und bewegliche Gelenke. Angenommen hatten Biologen bislang, dass die Glieder der Tiere durch sogenannte Kugel- oder Scharniergelenke zusammengehalten werden.

In den Hüften verschiedener Rüsselkäferarten haben Wissenschaftler vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) jetzt einen ganz anderen Bewegungsapparat entdeckt: Die Gelenke funktionieren nicht wie ein Scharnier, sondern greifen wie Schraube und Mutter ineinander. Bisher hielt man diese Konstruktion für eine technische Erfindung - doch auch die Natur setzt offensichtlich auf Schrauben und Muttern.

Und zwar schon lange: Thomas van de Kamp und seine Kollegen berichten im Fachmagazin "Science", dass die Rüsselkäfer wahrscheinlich bereits seit 100 Millionen Jahren über diese biologischen Schraubengelenke verfügen. Die Wissenschaftler vermuten, dass sich die Gelenkform entwickelte, weil die Tiere damit viel besser klettern können.

Klettern mit Rotation

"Das Gelenk scheint offenbar bei allen Rüsselkäfern vorzukommen, von denen es weltweit mehr als 50.000 verschiedenen Arten gibt", sagt van de Kamp. Das Forscherteam hat somit ein bisher unbekanntes Basismerkmal der ganzen Familie der Rüsselkäfer identifiziert.

Die Forscher haben die gerade mal 0,5 Millimeter großen Hüftgelenke von mehreren verschiedenen Rüsselkäferarten aus einer Sammlung des Staatlichen Museums für Naturkunde in Karlsruhe analysiert. Darunter war beispielsweise der Eichelbohrer oder der Kornkäfer, ein Getreideschädling, der auch in Deutschland lebt. Dabei entdeckten sie bei allen untersuchten Käfern Schraubgelenke.

Im Vergleich zu den bisher angenommenen Scharnieren erlauben die Schrauben Rotationen des Beines bis zu 130 Grad. Weiter können sie sich nicht drehen, da sie mit Muskeln und Sehnen verbunden sind, die sonst reißen würden.

"Ich vermute, dass diese Rotation es den Tieren erlaubt, beim Klettern viel beweglicher und weiter nach vorn oder nach unten zu greifen", sagt van de Kamp im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Um die genaue Funktionsweise dieser Gelenke erklären zu können, müssten weitere Untersuchungen folgen.

Minigelenke bis ins kleinste Detail durchleuchtet

In das Gelenkinnere der Käfer konnten van de Kamp und seine Kollegen mit Hilfe eines Mikrotomografen am KIT schauen, der mit Synchrotronstrahlung arbeitet. Damit erstellten sie dreidimensionale Bilder. Mit Synchrotronstrahlung werden im Prinzip wie beim Röntgen Materialien durchleuchtet.

Der Unterschied: Mit herkömmlichen Röntgenuntersuchungen oder Computertomografien können zwar große Knochen von Menschen untersucht werden. Wenn man aber einen Rüsselkäfer in eine solche CT-Röhre schieben würde, wären keine Details zu sehen, weil das Insekt für die Geräte viel zu klein ist. Im Synchrotronstrahlungslabor ANKA am KIT konnten die Käfergelenke jedoch untersucht werden.

Der Fund war eine Überraschung für die Forscher: Mit dem Rüsselkäfer Trigonopterus oblongus aus den Urwäldern Papua-Neuguineas wollte van de Kamp die Bewegungsapparate der Tiere mit Hilfe des neu installierten Mikrotomografen am KIT studieren. Die Gattung Trigonopterus sei bislang noch nicht weitreichend erforscht, so van de Kamp. "Für den Trigonopterus oblongus gibt es nicht einmal einen deutschen Namen", sagt van de Kamp. Allerdings konnte der exotische Käfer nun schon einen Beitrag zu Erforschung der gesamten Rüsselkäfer-Familie leisten.



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