Bakterien produzieren Pheromone für Ameisen

Mikroben, die in Symbiose mit Blattschneiderameisen leben, setzen Duftstoffe frei, die den Insekten als Wegmarkierung dienen
Blattschneiderameisen wie Atta sexdens rubropilosa nutzen Blätter zur Anzucht von Pilzen als Nahrungsquelle.
Blattschneiderameisen wie Atta sexdens rubropilosa nutzen Blätter zur Anzucht von Pilzen als Nahrungsquelle.
© Eduardo Afonso da Silva Junior
Ribeirão Preto (Brasilien) - Ameisen kommunizieren hauptsächlich mit chemischen Mitteln, indem sie Duftstoffe freisetzen, sogenannte Pheromone. Jetzt haben brasilianische und US-amerikanische Forscher herausgefunden, dass Bakterien in und auf dem Körper von Blattschneiderameisen leicht flüchtige Substanzen produzieren, die auch als Pheromone wirksam sind. Einige dienen der Markierung von Ameisenstraßen, andere erwiesen sich als Alarm-Pheromone anderer Ameisenarten, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Scientific Reports“. Ob die symbiotischen Bakterien die alleinigen Produzenten der für die Insekten wichtigen Duftstoffe sind oder deren Produktion nur verstärken, ist noch nicht geklärt.

„In den Giftdrüsen der Ameisen fanden wir beides: Bakterien und Pyrazine“, sagt Mônica Pupo von der Universität São Paulo. „Die Bakterien könnten diese aromatischen Verbindungen produzieren, die dann in den Drüsen gespeichert werden.“ Pyrazine sind chemische Substanzen mit ringförmiger Molekülstruktur, die bei Atta sexdens und anderen Blattschneiderameisen Bestandteile von Spur-Pheromonen sind. Diese komplexen Mixturen verschiedener Duftstoffe werden von umgewandelten Giftdrüsen abgegeben. Dadurch markieren die Ameisen Wege, die vom Nest zu einer Nahrungsquelle führen.

Die Forscher untersuchten, ob die Bakterien, die als Symbionten im Körperinneren oder auf der Oberfläche von Atta sexdens-Ameisen leben, für die Insekten nützliche Substanzen freisetzen. Dabei dachten sie eigentlich an antimikrobielle Stoffe, die die von Blattschneiderameisen angelegten Pilzgärten vor einem Schädlingsbefall schützen. Doch stattdessen stellten sie fest, dass eine der identifizierten Bakterienarten, Serratia marcescens, beim Wachstum in einer Nährlösung einen Geruch verströmte, der dem Geruch der Ameisenkolonie ähnelte. Die chemische Analyse des Duftstoffs mit Hilfe von Gaschromatographie und Massenspektrometrie ergab verschiedene Verbindungen aus der Stoffklasse der Pyrazine. Darunter waren auch zwei, die Atta sexdens als Spur-Pheromon dienen, und zwei weitere, die bei anderen Ameisen als Alarm-Pheromon wirken. Ein Pyrazin hatte eine ähnliche Struktur wie ein bakterieller Signalstoff, der die Bildung eines Biofilms auslöst. Bakterien der Gattung Serratia fanden die Forscher noch bei weiteren Ameisenarten. Ob sie dort auch Pyrazine produzieren, ist noch nicht untersucht.

Als Nächstes wollen die Wissenschaftler der Frage nachgehen, inwieweit die Ameisen von einer Besiedlung durch die Serratien abhängig sind, um ihr Pheromon zur Wegmarkierung produzieren zu können. Dazu sollen bakterienfreie Ameisen erzeugt und auf ihre Fähigkeit getestet werden, weiterhin Duftspuren zu legen. Außerdem wäre es wichtig zu wissen, ob auch die Körperkeime anderer Ameisenarten an der Bildung von Pheromonen beteiligt sind. Interessant sei eine Theorie, die das Zustandekommen solcher ungewöhnlichen Symbiosen leicht erklären könnte, schreiben die Autoren. Da die Spur-Pheromone Lockstoffe sind, könnten frei lebende Serratien durch freigesetzte Pyrazine die Ameisen anlocken und so den Beginn einer dauerhaften Lebensgemeinschaft ermöglichen.

© Wissenschaft aktuell


 

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