Geruchssinn

Käfer riechen mit Mund und Antennen

Käfer nutzen Antennen und Mundwerkzeuge, um sowohl Geruch als auch Geschmack wahrzunehmen. Das haben Biologinnen und Biologen aus Marburg und Göttingen herausgefunden, indem sie Kopf- und Gehirnstrukturen von Käfern präzise beschrieben und die Aktivität der Gene nachwiesen, die Riechen und Schmecken ermöglichen.

Neben den Antennen enthalten auch die Mundtaster des Reismehlkäfers zahlreiche Nervenzellen (grün gefärbt), die der Wahrnehmung chemischer Signale dienen. (Aufnahme: Philipps-Universität Marburg / AG Schachtner)

Der Geruchssinn hat große Bedeutung für das Überleben und die Vermehrung der meisten Tiere: Sie folgen Duftstoffen unter anderem zu Nahrungsquellen und Paarungspartnern. „Käfer besitzen als größte Insektengruppe eine enorme ökologische und ökonomische Bedeutung“, hebt Mitverfasser Prof. Dr. Joachim Schachtner hervor, der an der Philipps-Universität Marburg Neurobiologie lehrt. „Dennoch greifen die meisten Fachkolleginnen und -kollegen bislang auf andere Modellorganismen zurück, wenn sie sich mit dem Geruchssinn der Insekten beschäftigen, etwa auf Fliegen, Schmetterlinge oder die Honigbiene“, fügt Koautor Prof. Dr. Ernst A. Wimmer an, Entwicklungsbiologe von der Georg-August-Universität Göttingen.

Für die aktuelle Studie nahmen die Forscherinnen und Forscher stattdessen den Rotbraunen Reismehlkäfer Tribolium castaneum unter die Lupe. Neben den Antennen verfügt Tribolium über zwei Paar Mundtaster, sogenannte Palpen. Dass die Antennen von Insekten hauptsächlich für die Duftwahrnehmung und die Mundtaster vor allem für Geschmack zuständig sind, weiß die Wissenschaft seit langem. Das Team stellte fest, dass in den Palpen sehr viele Gene aktiv sind, die Baupläne für Duftrezeptoren enthalten. „Dieser Befund zeigt, dass bei dem Käfer die Palpen wichtiger für den Geruchssinn sind als bei anderen bisher untersuchten Insekten“, erläutert Dr. Stefan Dippel, einer der beiden Erstautoren der Studie.

Anzeige

Darüber hinaus sind auch Geschmacksrezeptoren gleichmäßig über Antennen und Mundwerkzeuge verteilt. „Antennen einerseits und Mundwerkzeuge andererseits sind also nicht exklusiv entweder für das Schmecken oder das Riechen der Käfer zuständig“, erklärt Dr. Martin Kollmann, der sich die Erstautorenschaft mit Dippel teilt.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten außerdem, wo die Duftinformationen verarbeitet werden. Sie entdeckten im Unterschlundbereich eine bislang unbekannte Region des Nervensystems, die Geruchssignale aus den Mundwerkzeugen aufnimmt, während die entsprechenden Signale der Antennen wie in anderen Insekten üblich im Gehirn verarbeitet werden.

„Die Duftsinneseindrücke der Mundwerkzeuge und der Antennen werden im Zentralnervensystem zunächst getrennt erfasst“, deutet Wimmer die Befunde, und Schachtner betont: „Entgegen der bisherigen Auffassung scheinen neben den Antennen auch die Mundwerkzeuge eine bedeutende Rolle bei der Geruchswahrnehmung der Käfer zu spielen. Welche Rolle dies genau ist, gilt es nun weiter zu erforschen.“

Prof. Dr. Joachim Schachtner lehrt Neurobiologie an der Philipps-Universität; seit 2010 amtiert er außerdem als Vizepräsident für Informations- und Qualitätsmanagement. Prof. Dr. Ernst A. Wimmer leitet die Abteilung für Entwicklungsbiologie an der Georg-August-Universität Göttingen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten zu der vorliegenden Studie durch ihr Schwerpunktprogramm 1392 („Integrative Analysis of Olfaction“).

Originalveröffentlichung:

Stefan Dippel, Martin Kollmann & al.: Morphological and Transcriptomic Analysis of a Beetle Chemosensory System Reveals a Gnathal Olfactory Center, BMC Biology 2016.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Joachim Schachtner,
Fachbereich Biologie
Philipps-Universität Marburg
E-Mail: joachim.schachtner@biologie.uni-marburg.de
Homepage: www.uni-marburg.de/fb17/fachgebiete/tierphysio/neurobiologie/ag-schachtner

Prof. Dr. Ernst A. Wimmer,
Johann-Friedrich-Blumenbach-Institut für Zoologie und Anthropologie
Georg-August-Universität Göttingen
E-Mail: ewimmer@gwdg.de
Homepage: www.uni-goettingen.de/de/43240.html

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige

DNA-Sequenzierung

Genom der Rotbuche entschlüsselt

Senckenberg-Wissenschaftlern ist es gelungen, das vollständige Genom der Rotbuche zu entschlüsseln. Die Genomsequenz kann mittelfristig ermöglichen, trockenresistente Genotypen zu identifizieren und diese für die Forstwirtschaft in Anpassung an den...

mehr...

Pflanzengenome

Mechanismus zur Verdoppelung entdeckt

Polyploidisierungen könnten Pflanzen die Anpassung etwa an den Klimawandel erleichtern. Die genaue Kenntnis der zugrundeliegenden Prozesse birgt außerdem große Potenziale für die Züchtung von Nutzpflanzen. Dazu untersucht ein Hamburger...

mehr...