Der Artikel «Neue Studie: Nacktmulle erzeugen ihren eigenen Duft, der den Erfolg ihrer Kolonie anzeigt» erschien zuerst auf der Website AZ Animals.
In einem Honigbienenvolk ist die Königin das reproduktive Zentrum. Überraschenderweise weisen Nacktmulle eine ähnliche reproduktive Hierarchie innerhalb ihrer Kolonien auf, und wie bei der Königin bestimmt der Duft die Spitze ihrer Fortpflanzungskette.
Einer neuen Studie des Max-Delbrück-Centrums in Berlin zufolge nutzt der Nacktmull, ein in den Savannen und Steppen Ostafrikas beheimatetes Säugetier, einen Duftstoff, um die Fortpflanzung innerhalb seiner Kolonie zu verhindern. Sobald ein Weibchen trächtig wird, sondert es einen Duftstoff ab, der die Paarung unterbindet und andere Weibchen der Kolonie vorübergehend unfruchtbar macht. Dieser Duftstoff signalisiert den anderen Weibchen zudem, dass sie die Königin ist.
Mithilfe der Massenspektrometrie entdeckten Forscher, dass Bienenköniginnen eine wirksame Substanz namens Isopropylmyristat produzieren, die in Kosmetika häufig als Weichmacher, Emulgator und Hautpenetrationsverstärker eingesetzt wird. Dieser Duftstoff hemmt nicht nur die Fortpflanzung anderer Bienenvölker, sondern verändert auch deren Hormonspiegel und macht sie unfruchtbar. Diese Hierarchie trägt dazu bei, Rivalitäten innerhalb der Gruppe zu verhindern und so ein stärkeres Fundament, höhere Überlebensraten und mehr Harmonie im Bienenvolk zu gewährleisten.
Auch ohne Königin bleibt der Duft – für Menschen geruchlos – für Nacktmulle wirksam. Nacktmulle besitzen etwa 1200 olfaktorische Rezeptorgene, die es ihnen ermöglichen, ein breites Spektrum an Gerüchen wahrzunehmen, darunter auch den Duft der Königin, so Dr. Gary Levine, Leiter der Arbeitsgruppe Molekulare Physiologie der somatosensorischen Wahrnehmung am Max-Delbrück-Centrum. Forscher sind sich jedoch noch nicht sicher, welcher Rezeptor den Duft der Königin bindet.
«Wenn man diese Neuronen aktiviert, verbinden sie sich mit dem olfaktorischen Cortex, wo die Geruchsverarbeitung stattfindet. Es müssen aber auch Verbindungen zum Hypothalamus bestehen, und der Hypothalamus ist der Bereich des Gehirns, der den Hormonspiegel kontrolliert», sagt Levine, der seit fast 20 Jahren die Biologie des Nacktmulls erforscht.
Die Studie ergab, dass die Exposition gegenüber dem Geruch der Königin mit einem Anstieg des Prolaktinspiegels und einem Abfall des Progesteronspiegels bei untergeordneten Nacktmullen einherging, was ihre Unfruchtbarkeit erklären könnte. Es ist jedoch noch nicht klar, ob Isopropylmyristat der alleinige Faktor ist, der für diese hormonellen Veränderungen verantwortlich ist.
Normalerweise paaren sich männliche und weibliche Nacktmulle innerhalb weniger Tage, wenn sie von der Kolonie getrennt werden. Wird jedoch Isopropylmyristat aufgetragen oder Einstreu mit dem Duft der Königin hinzugefügt, findet keine Paarung statt.
«Es gibt eine Art Schaltkreis, der von der Nase über das Gehirn bis zum Großhirn und Hypothalamus verläuft, und dieser Schaltkreis muss ziemlich einzigartig für Nacktmulle sein», sagt Levin. «Ich glaube nicht, dass dieser Geruch unfruchtbar machen kann. Ich selbst kann ihn nicht riechen, aber das heißt nicht, dass er beim Menschen keine Funktion erfüllen kann.».
Nacktmulle besitzen 1200 olfaktorische Sinnesneuronen, die Gerüche wahrnehmen, wodurch sie äußerst empfindlich auf die von der Königin abgesonderte Substanz reagieren.
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Levin und ein internationales Forscherteam untersuchten 450 Nacktmulle, die in nach ihrem natürlichen Lebensraum gestalteten Tunnelsystemen am Max-Delbrück-Centrum lebten. Sie stellten fest, dass die Tiere selten an Krebs erkranken, wenig Schmerzen empfinden und länger leben – in Gefangenschaft erreichen sie ein Alter von bis zu 30 Jahren. Der Geruchssinn ist für Nacktmulle ein besonders wichtiger Indikator, um Mitglieder verschiedener Kolonien zu unterscheiden.
Nacktmulle leben ebenfalls in hochorganisierten Kolonien, ähnlich denen von Bienen, Ameisen und vielen anderen Insekten. In diesen Kolonien steht das ranghöchste Weibchen, das als einziges fortpflanzungsfähig ist, an der Spitze der Hierarchie, während eine Kaste steriler Individuen Nahrung sammelt, den Nachwuchs aufzieht und für den Schutz und das Überleben der Kolonie sorgt.
Es ist durchaus möglich, dass auch der Mensch es produziert und dass dieses Molekül eine physiologische Funktion erfüllt.
In einem Honigbienenvolk produziert die Königin Pheromone, die dieselbe Wirkung wie Isopropylmyristat bei Nacktmullen haben und die Fortpflanzung anderer Bienen hemmen. «Es ist faszinierend, diese eusoziale Beziehung zwischen einem Säugetier und einer Insektenart zu entdecken», sagt Levin. «Das klassische Beispiel ist die Bienenkönigin, die als einziges Weibchen fortpflanzt – das ist die Definition von Eusozialität.».
Während der Trächtigkeit produziert die Königin vermehrt Isopropylmyristat. Sinkt die Produktion dieser Substanz, fallen die Prolaktinwerte und die Progesteronwerte steigen an, was zu einem Geschlechtswechsel im Bienenvolk führt. Laut den Forschern entstehen nach dem Entfernen oder Tod der Königin interne Konflikte und neue Verhaltensmuster im Zusammenhang mit der Partnerwahl, da die Tiere bestimmen, welches Individuum die nächste Königin wird.
«Wenn eine Königin sich nicht fortpflanzt, ist sie nutzlos und muss ersetzt werden», sagt Levin. «Dieser Duft könnte also der Mechanismus sein, mit dem die Tiere erkennen, dass sich die Königin nicht fortpflanzt.» Das erste Weibchen, das sich erfolgreich fortpflanzt, wird zur Königin, und die Ordnung im Bienenvolk ist wiederhergestellt.
Die Forscher untersuchten auch die Durchblutung bestimmter Hirnareale und stellten fest, dass die Geruchsrezeptoren der Tiere diese Substanz wahrnehmen und auf ihre Signale reagieren. Selbst ranghohe Nacktmulle in der Kolonie meiden diesen Duft, da er sie an die Dominanz der Königin erinnert.
Es ist noch immer unbekannt, ob der Duft der Königin sie für Männchen attraktiver macht oder wie sie ihren Partner auswählt.
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«Manche Tiere meiden diesen Duft, wenn sie sich in erhöhter Position befinden, weil sie ihn mit der Königin in Verbindung bringen», sagt Levin. «Sie meiden die Königin möglicherweise, weil sie recht aggressiv sein kann. Sie könnte sie herumschubsen, und das ist eine der Funktionen dieses Moleküls.».
Die Forscher wissen noch immer nicht, ob dieser Duft die Königin für Männchen attraktiver macht oder wie sie ihren Partner auswählt. Die hemmende Wirkung der Substanz hat keinen Einfluss auf die von der Königin ausgewählten Männchen.
«Die Königin unterdrückt weder sich selbst noch ihren Partner», sagt Levin und fügt hinzu, dass diese Substanz auch mit epigenetischen Veränderungen zusammenhängt, also mit Veränderungen im Gehirn und der Morphologie, da sich die Königin während der Trächtigkeit körperlich verlängert, um mehr Nachkommen zu produzieren. Königinnen werden zudem unempfindlich gegenüber ihrem eigenen Hormon, sodass die von ihnen produzierte Substanz ihre eigene Fortpflanzung nicht hemmt.
Laut Levin sondern auch die in Südafrika vorkommende Damara-Maulwurfsratte und andere Maulwurfsrattenarten einen ähnlichen Geruch ab. Es bedarf jedoch weiterer Forschung, um festzustellen, ob dieses Molekül die Fortpflanzung untergeordneter Individuen ebenfalls hemmt.
Was die Forscher am meisten überraschte, war, dass ein einziger Duftstoff, anstatt des für Insekten typischen «Pheromoncocktails», ausreichte, um in einer Nacktmullkolonie Ordnung aufrechtzuerhalten.
Levin sagt, als nächstes wolle man den Geruchsrezeptor identifizieren, was ihnen helfen werde, Neuronen besser zu verfolgen und zu verstehen, wie sie miteinander verbunden sind.
«Wenn wir wissen, um welchen Rezeptor es sich handelt, können wir nach demselben Rezeptor suchen und prüfen, ob dieser Mechanismus auch bei anderen Spezies, einschließlich des Menschen, vorkommt», sagt Levin. Er fügt hinzu, dass Isopropylmyristat in einer früheren Studie in den Brüsten stillender Frauen nachgewiesen wurde. Man vermutete, dass diese Verbindung als Signal für Säuglinge dient und ihnen hilft, die Brustwarze der Mutter zum Trinken zu finden.
«Es ist möglich, dass auch Menschen es produzieren und dass dieses Molekül eine physiologische Funktion hat», sagt Levin, „oder es könnte etwas ganz Spezifisches für den afrikanischen Nacktmull sein.“.
Der Artikel «Neue Studie: Nacktmulle erzeugen ihren eigenen Duft, der den Erfolg ihrer Kolonie anzeigt» erschien zuerst auf der Website AZ Animals.