Pheromone Botenstoff löst Aggressionen bei Fliegen aus

Wenn die Chemie nicht stimmt, ist der Teufel los. Wissenschaftler haben einen chemischen Botenstoff entdeckt, der Fliegen angriffslustig macht. Die Forscher haben sogar herausgefunden, welche Nervenzellen im Gehirn auf das Pheromon reagieren und welche Gene das Aggressionsverhalten steuern.

Angriffslustige Fliege: Drosophila-Männchen zeigt dem Konkurrenten, wo der Hammer hängt
Caltech/Liming Wang/Michael Maire

Angriffslustige Fliege: Drosophila-Männchen zeigt dem Konkurrenten, wo der Hammer hängt


Wenn Taufliegen-Männchen sich streiten, geht es zu wie bei einem Fechtkampf: In Bruchteilen einer Sekunde stellt sich das überlegene Männchen auf die Hinterbeine und macht eine Art Ausfallschritt. Dabei reißt es die Vorderbeine nach oben und bäumt sich vor seinem Gegner auf. Dann wirft es sich mit voller Wucht auf seinen Konkurrenten, der von dem Schwung mitgerissen wird und zu Boden geht - oder sich schnell fängt und eine Gegenattacke startet.

Biologen beobachten immer wieder diese eindrucksvollen Ringkämpfe, die Drosophila-Fliegenmännchen dann ausfechten, wenn es etwa darum geht, das Territorium zu verteidigen oder um Futter zu kämpfen. Im Jahr 2007 hatten Würzburger Forscher bereits entdeckt und im Fachblatt "Current Biology" veröffentlicht, dass chemische Botenstoffe, sogenannte Pheromone, für die Angriffslust der Tiere verantwortlich sind.

Jetzt ist US-Forschern aber eine weiterreichende Entdeckung gelungen: Biologen vom California Institute of Technology (Caltech) haben herausgefunden, welche Nervenzellen im Gehirn der Fliegen das aggressive Verhalten steuern. In einer Online-Vorabveröffentlichung des Fachmagazins "Nature" berichten Liming Wang und David Anderson, wie das angeborene Aggressionsverhalten der Taufliegen im Gehirn verankert ist und welche Gene bei der Steuerung eine Rolle spielen.

"Um das herauszufinden, mussten wir die Rezeptoren für die Pheromone und die Nervenzellen im Gehirn finden, auf denen sich diese Rezeptoren befinden", erklärt Anderson. Nur diejenigen Zellen, auf denen sich die richtigen Rezeptoren befinden, können die chemischen Botenstoffe "wahrnehmen", weil das Pheromon daran binden kann.

Ring frei!

Zunächst führte Wang, der für seine Doktorarbeit den Geruchssinn der Taufliege Drosophila melanogaster untersucht, ein recht einfaches Experiment durch: Er beobachtete das Verhalten der Fliegenmännchen, nachdem er ein synthetisches Pheromon in die "Ringkampfarena" zuführte. Um das Aggressionsverhalten zu messen, zählte er die Zahl der "Lunges", das sind die Angriffe im Fechtstil, die eine Taufliege beim Kampf ausführt. Tatsächlich erhöhte sich die Zahl der Angriffsversuche stark, wenn der verstärkte Pheromon-Geruch in der Luft hing.

Um das Ergebnis zu überprüfen, züchtete Wang Fliegen heran, dessen Geruchssinn er gezielt ausgeschaltet hatte. Dazu veränderte er bestimmte Gene, um die Riechrezeptoren in den Fühlern der Fliege zu blockieren. Wie zu erwarten, war das synthetische Pheromon dann nicht mehr in der Lage, die Aggressivität dieser Fliegen zu steigern.

Um festzustellen, ob die Fliegen auch in der Lage sind, dieses Pheromon von ihren männlichen Konkurrenten zu detektieren erweiterte Wang sein Experiment: 20 bis 100 männliche Fliegen setzte er in einen Käfig, der von einer einem feinmaschigen Tuch umhüllt war. Das flüchtige Pheromon, das von den Tieren produziert wird, konnte so auch in die Umgebung ausströmen. In einem geschlossenen Käfig um das Netz herum setzten die Forscher weitere Fliegen, deren Verhalten sie beobachteten. Diese Fliegen konnten nicht in Kontakt mit denjenigen innerhalb des Netzes kommen, waren aber sehr wohl in der Lage, die von ihnen produzierten Pheromone wahrzunehmen.

Das Ergebnis: "Bemerkenswerterweise erhöhte die Anwesenheit der Fliegenmännchen innerhalb des Netzes die Aggressivität der Fliegen außerhalb. Dieser Effekt verstärkte sich, je höher die Zahl der Taufliegen im Netz war", berichtet Wang. "Das Experiment zeigt, dass eine hohe Fliegendichte in einer lokalen Umgebung in der Tatoffenbar das Aggressionsverhalten in der Gruppe verstärkt."

Zu viel Botenstoff liegt in der Luft

Eine weitere Theorie konnten Wang und Anderson in einem anderen Experiment bestätigen: Demnach werden männliche Fliegen von Futter unter anderem deshalb angezogen, weil es ihnen erlaubt, sich an der Futterquelle mit weiblichen Tieren zu paaren, die dort nach Nahrung für den Nachwuchs suchen. Ist die Männchendichte an der Futterquelle zu hoch, verhindert das Konkurrenzverhalten der Männchen die Paarung, weil aggressive Männchen ihren Nebenbuhler davonjagen. Wang zufolge könnte der Pheromon-Ausstoß also helfen, die Männchendichte an der Nahrungsquelle zu hoch werden zu lassen.

Bei einem Experiment konnten die Forscher zeigen, dass die Fliegenmännchen, deren Geruchssinn für das Pheromon deaktiviert war, so lange um das Futter kämpften, bis eines "Herr der Lage" war und die anderen vertrieb. Dagegen sah der Futterschauplatz bei den normalen Fliegen ganz anders aus: "Sie labten sich genüsslich als Gruppe an der Futteroase, wie Kühe auf der Weide", sagt Anderson.

Die Forscher ziehen daraus den Schluss, dass wenn die Population der männlichen Fliegen einen kritischen Wert erreicht hat, die Pheromon-Konzentration in der Luft so hoch steigt, dass die Aggressionslust der Fliegenmännchen steigt. Und diese vertreiben dann wiederum weitere Konkurrenten.

Als nächstes wollen die Forscher ihre Experimente auch in der freien Wildbahn wiederholen. Schon bei Mäusen hatte man herausgefunden, dass bestimmte Pheromone deren Aggressionsverhalten verstärken. Allerdings handelt es sich bei den Nagern um andere chemische Substanzen. So könnte jede Tierart ihre ganz eigenen Aggressionspheromone und die dazugehörigen Rezeptor-Nervenzellen produzieren, glauben die Forscher. Und auch der Mensch könnte Aggressionsbotenstoffe dieser Art wahrnehmen. Das, so glauben die Forscher, könne dazu führen, dass sich manche Menschen zurückziehen, wenn sich zu viele in der Schlange um etwas bestimmtes prügeln.

cib



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