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04.12.06 Fadenwürmer der Gattung Pristionchus erkennen ihre Wirtskäfer an deren Duftstoffen

Immer der Nase nach

Max-Planck-Forscher aus Tübingen entdecken, dass Fadenwürmer der Gattung Pristionchus ihre Wirtskäfer an deren Duftstoffen erkennen

Fadenwürmer der Gattung Pristionchus sind nur etwa einen Millimeter lang, blind und leben in der Erde. Wie sie trotz dieser denkbar schlechten Ausgangslage gezielt die bevorzugten Wirtskäfer für ihre Larven finden, haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen nun aufgeklärt. Demnach erkennen Fadenwürmer die Käfer anhand von Duftstoffen, beispielsweise Sexuallockstoffen, die die Käfer selber oder aber Pflanzen aus deren Lebensraum abgeben. Je nach dem, welchen Käfer eine bestimmte Fadenwurmart bevorzugt, reagiert sie auf eine andere Duftstoff-Palette.

Abb.1: Der Kopf eines Fadenwurms der Gattung Pristionchus. Er verspeist gerade eine Portion Bakterien.
Quelle: Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Die Larven einiger Fadenwurmarten der Gattung Pristionchus verbringen einen Teil ihrer Entwicklung in Käfern, wie etwa Mist- oder Kartoffelkäfern. Sie schaden den Käfern dabei aber nicht. Forscher des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen wiesen jetzt nach, dass die blinden Fadenwürmer die Wirtskäfer für ihre Larven anhand von Duftstoffen finden. Diese stammen zum einen vom Käfer selber, zum anderen aber auch von den Pflanzen aus deren Lebensraum. Haben die Fadenwürmer eine der Substanzen aufgespürt, nähern sie sich deren Quelle. Dieses Verhalten nennen Biologen Chemotaxis. Auf diese Weise können sich die Würmer gut in der unübersichtlichen Umgebung der oberen Bodenschicht orientieren.

Der Fadenwurm zieht jedoch nicht mit einem kleinen Näschen schnuppernd durchs Erdreich - er verfügt lediglich über weniger als zehn in seiner Haut versteckte Geruchsneurone. Diese Nervenzellen reagieren spezifisch auf Lockstoffe der Käfer, zum Beispiel Sexualpheromone oder Pheromone, die ihre Artgenossen zu einer Futterquelle leiten. Solche Substanzen sind besonders gut als Erkennungsmerkmal geeignet, da sie für jede Käferart charakteristisch sind. Außerdem erkennen die Würmer Stoffe, die Pflanzen freisetzen, wenn sie von den Käfern befallen sind. So versuchen die geplagten Pflanzen eigentlich Fraßfeinde der Käfer anzulocken. Sie signalisieren so aber auch den Würmern, dass deren Wirtskäfer an den entsprechenden Pflanzen zu finden sind.

Die Forscher um Ray Hong aus der Abteilung von Ralf Sommer testeten, wie vier nahe verwandte Fadenwurmarten der Gattung Pristionchus auf 31 verschiedene Substanzen ansprechen. Entsprechend ihrer bevorzugten Käferart reagierten die vier Wurmarten auf verschiedene Duftstoffe unterschiedlich schnell.

Die Wissenschaftler verglichen das chemotaktische Verhalten der Pristionchus-Arten mit Caenorhabditis elegans, einer äußerlich sehr ähnlichen Fadenwurmart, die im Kompost lebt. Caenorhabditis reagiert auf ganz andere Duftstoffe als die Pristionchus-Arten. Nahe verwandte Caenorhabditis-Arten sprechen außerdem gleich stark auf die entsprechenden Substanzen an - ganz im Gegenteil zu Pristionchus-Arten, die ihnen entwicklungsbiologisch sehr nahe stehen. Daraus schließen die Biologen, dass sich die Geruchsneurone des Fadenwurms Pristionchus grundlegend umgestalteten, als er sich auf Käfer als Wirtstiere spezialisierte. "Diese neuronalen Veränderungen genauer zu untersuchen, ist unser nächstes Forschungsziel", sagt Ray Hong.

Für die Ökosystem-Forschung sind die Ergebnisse ebenfalls sehr interessant: In allen Ökosystemen interagieren und kommunizieren verschiedene Arten miteinander. Es ist aber unklar, wie sich diese Arten jeweils spezifisch erkennen. "Das die Fadenwürmer auf die Sexuallockstoffe der Insekten ansprechen, war für uns sehr überraschend", sagt Ralf Sommer.

Quellen:

Chemoattraction in Pristionchus nematodes and implication for insect host recognition
R. L. Hong, R. J. Sommer, Current Biology, 4. Dezember 2006

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Fadenwürmer der Gattung Pristionchus erkennen ihre Wirtskäfer an deren Duftstoffen
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2006dez/fadenwuermer.shtm)

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