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Schmetterlings-Gene: Die wundersame Wanderung der Monarchfalter

Von Johann Grolle

Fotostrecke: Die Invasion der Monarchfalter Fotos
Sonia Altizer

Ende Oktober kommt es in Mexiko zu einem einzigartigen Naturschauspiel: die Ankunft der Monarchfalter. Jetzt haben Forscher das Erbgut der Schmetterlinge entziffert und die Geschichte einer fast erdumspannenden Wanderung rekonstruiert.

Zu Millionen flattern dann orange-schwarze Monarchfalter von Norden kommend in die Sierra Nevada nordwestlich von Mexico City, um ihr Winterquartier zu beziehen. Dicht an dicht rücken die Insekten zusammen, um sich wechselseitig Schutz und Wärme zu spenden. Im Handumdrehen sind die Tannen von einer orangefarbenen Schmetterlings-Decke umhüllt.

Die Ankömmlinge sind Fernreisende. Wenn die Schmetterlinge den Bergwald in Mexiko erreichen, haben sie einen bis zu 4000 Kilometer weiten Flug hinter sich. Sie kommen aus Minnesota, Wisconsin, aus Neu-England oder sogar aus Kanada.

Das fasziniert nicht nur Touristen, sondern auch Biologen: Wie nur, so fragen sie sich, finden die Langstreckenflieger ihr Ziel - ein Bravourstück der Navigation, das umso erstaunlicher ist, als die Erinnerung den Tieren bei ihrer Reise nicht weiterhilft. Denn im Verlaufe eines Jahres werden mindestens drei Generationen der Falter geboren. Im Oktober treffen in Mexiko also stets die Urenkel derer ein, die im Vorjahr von dort aufgebrochen sind. Die Route in die mexikanische Sierra Nevada muss auf rätselhafte Weise im Erbgut der Falter kodiert sein.

Auf der Suche nach dem "Gencode des Wanderns"

Diesen Code zu knacken hatte sich der Chicagoer Genforscher Marcus Kronforst vorgenommen. Er versammelte ein Team von Schmetterlingsexperten um sich, um gemeinsam mit ihnen im Genom der Tiere nach dem Geheimnis ihrer Navigationskunst zu fahnden. In der Zeitschrift "Nature" veröffentlicht die Gruppe nun das Ergebnis ihrer Suche.

Die Wissenschaftler gingen dabei bis an die Grenze dessen, was mit den Mitteln der Gen-Sequenzierung heute möglich ist. Sie entzifferten das vollständige Erbgut von 101 Faltern, wobei sie sich zunutze machten, dass nicht in allen Monarchfaltern die jahreszeitliche Reiselust erwacht. Die Forscher konnten deshalb wanderlustige und sesshafte Populationen miteinander vergleichen und nach Unterschieden in ihrem Erbgut suchen. "Es hat sich gelohnt", konstatiert Kronforst.

Am Ende ihrer Mühen stand zwar nicht der erhoffte "Gencode des Wanderns", wie Kronforst es nennt. Trotzdem zeigt die Arbeit des Teams, wie viel die Genomforschung inzwischen über die Naturgeschichte einer Spezies herauszufinden vermag: Das Team um Kronforst entlockte dem Erbgut die wundersame Geschichte einer fast erdumspannenden Falterwanderung - und eine erstaunlich banale Antwort auf die Frage, was die wichtigste Voraussetzung für die Fähigkeit zu Fernreisen ist: die geeigneten Muskeln.

Wanderlust und Seidenpflanzen ließen Monarchen gedeihen

Die Ahnen der Monarchfalter, so das Fazit der Genforscher, lebten vor rund zwei Millionen Jahren in den Tropen Lateinamerikas. Schon diese Vorfahren zeichneten sich durch eine gewisse Wanderlust aus. Zwar ist unklar, welchen Vorteil ihnen dieser Trieb verschaffte, sicher aber ist, dass er sich als äußerst nützlich erwies, als die Spezies aufbrach, den nordamerikanischen Kontinent zu besiedeln. Denn eine alljährliche Flucht in den Süden erlaubte den Insekten, den strengen Nord-Winter zu überdauern.

Nach der Eiszeit brachen dann goldene Zeiten für die Monarchen Nordamerikas an. Denn die Seidenpflanzen, die einzige Nahrung der Monarchfalter-Raupen, gediehen prächtig in den endlosen Weiten der sich ausdehnenden Prärien, und mit ihnen gediehen die Schmetterlinge.

Von hier nahm nun der Siegeszug der Spezies seinen Ausgang. Zunächst siedelten sich einige Monarchfalter in Zentral- und Südamerika an, von wo dereinst ihre Urahnen gekommen waren. Dann, den Gendaten zufolge vor 2000 bis 3000 Jahren, gelang ihnen sogar der Sprung über die Ozeane: Einzelne Falter verwehte es bis nach Portugal, Spanien oder Marokko, andere nach Hawaii, Samoa oder sogar bis nach Neuseeland. Überall fassten sie Fuß. Und gerade so, als hätte sich mit den Strapazen der Auswanderung ihr Wandertrieb erschöpft, verließ sie, wo immer sie auch auftauchten, fast augenblicklich die Lust zu reisen: Die Monarchfalter außerhalb Nordamerikas gingen allesamt zu einem sesshaften Lebenswandel über.

Frage nach genetischen Faktoren offen

Als die Forscher nun das Erbgut dieser Auswanderer mit dem der Ursprungspopulation in Nordamerika verglichen, sprang ihnen vor allem ein Unterschied ins Auge: Ein Collagen-Gen, das eine wesentliche Rolle bei der Ausbildung der Flugmuskeln spielt, war bei ihnen allen in der gleichen charakteristischen Weise verändert. Sesshafte Falter, so erklärt es Kronforst, flattern kräftig, aber wenig energieeffizient. Ihre wandernden Artgenossen dagegen fliegen in einer Art Energiesparmodus, der es ihnen erlaubt, weite Strecken zurückzulegen.

Wie die Tiere auf diesen Strecken allerdings ihren Weg finden, dieses Geheimnis gab das Erbgut nicht preis. Orientieren sie sich an der Sonne? Weist ihnen ein Magnetsinn den Weg, wie eineim Juni veröffentlichte Studie nahelegte? Und welche Gene werden dabei an- oder abgeschaltet? Es bleibt für Kronforst noch viel zu tun.

Er wird sich beeilen müssen. Denn die nordamerikanischen Rekordflieger sind bedroht. Die orangefarbenen Schwärme in der mexikanischen Sierra Nevada sind nur noch ein schwacher Abklatsch dessen, was die Forscher in den siebziger Jahren vorfanden, als sie die Überwinterungsplätze der Monarchfalter entdeckten. Und jedes Jahr sinkt die Zahl der Schmetterlinge, die den Weg dorthin finden, weiter.

Erst setzte die mexikanische Holzindustrie den Faltern zu. Mit jeder gefällten Tanne schrumpfte ihr Winterquartier. Erschütternde Fernsehbilder von fallenden Bäumen, die Tausende Schmetterlinge unter sich begruben, machten dem Raubbau ein Ende. Ein geschütztes Monarchfalter-Reservat wurde eingerichtet.

Als noch gefährlichere Feinde für die wanderfreudigen Insekten haben sich inzwischen jedoch die Landwirte in den USA erwiesen. Denn die machen der Seidenpflanze den Garaus, die als Unkraut auf vielen Mais- oder Sojafeldern wächst. Seit die Bauern zunehmend auf herbizidresistente Gentech-Sorten umsteigen, können sie ungeniert Unkrautvernichter auf ihre Äcker sprühen. Die Folge: Die Seidenpflanzen werden rar - und mit ihnen die Falter.

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