Der Totengräber vergräbt die Kadaver kleiner Tiere in der Erde, um sie als Futterquelle für seinen Nachwuchs zu nutzen. Forscher haben nun herausgefunden, wie die Larven im Kadaver Fäulnis und mikrobielle Zersetzung schadlos überstehen.
Dem Nachwuchs des Totengräbers (Nicrophorus vespilloides) dienen im Boden vergrabene Kadaver als Futterquelle. Allerdings sind die toten Tiere und somit die Brutstätte der Larven von mikrobieller Zersetzung und Fäulnis bedroht, in deren Folge es zur Bildung von Giftstoffen, dem Wachstum von Krankheitserregern und dem Verlust von Nährstoffen kommt. In einer neuen Studie berichten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts und der Universitäten in Mainz und Gießen, dass Totengräber schädliche Mikroben mit nützlichen Mikroorganismen aus ihrem eigenen Darm ersetzen. So sorgen sie dafür, dass sich der Käfernachwuchs in dem Kadaver wohlfühlt und dort bestens gedeiht.
Ohne «Pflege» würde sich das Aas schnell zersetzen und verfaulen
Totengräber-Käfer nutzen nährstoffreiche, aber anspruchsvolle Ressourcen für die Aufzucht ihres Nachwuchs: Die Larven ernähren sich von den Kadavern kleiner Tiere. Ohne entsprechende Pflege der Brutstätte würden die Tierleichen schnell infolge mikrobieller Zersetzung anfangen zu faulen. Unter natürlichen Bedingungen würde dann der Verwesungsprozess einsetzen, in dessen Folge giftige Stoffwechselprodukte gebildet und Nährstoffe abgebaut werden.
Der Totengräber ersetzt Mikroben des Aases mit eigenen Mikroorganismen
Ein Team von Wissenschaftlern hat nun herausgefunden, dass der Totengräber-Käfer die Nahrungsgrundlage für seine Jungen dadurch schützt, indem er sie mit nützlichen Mikroorganismen aus seinem eigenen Darm impft. Die Forscher bestimmten die Bakterien- und Pilzgemeinschaften von Kadavern, die von Käfern gepflegt oder nicht gepflegt worden waren, und verglichen die Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen. Sie quantifizierten außerdem Putrescin und Cadaverin, nach Fäulnis stinkende organische Verbindungen, die maßgeblich zum Verwesungsgeruch beitragen, sowie Aminosäuren. «Die Käfer sterilisieren nicht einfach den Kadaver. Vielmehr ersetzen sie das für Aas typische Mikrobiom mit einem noch komplexeren: mit Symbionten aus ihrem eigenen Darm. Vom Käfer übertragene Hefepilze ersetzen vollständig die Schimmelpilze aus dem Boden, die normalerweise einen Kadaver schnell überwachsen», erläutert der Erstautor Shantanu Shukla.
Wichtige Bedeutung der Symbionten für die Fitness der Larven
Die Forscher wollten anschließend wissen, ob diese Veränderungen der Mikrobenzusammensetzung für die Insekten vorteilhaft waren. Denn immerhin unternehmen die Käfer viel, um den Kadaver zu verteidigen und für ihre Jungen vorzubereiten. Daher testeten sie die Wirkung des Mikrobenfilms auf die Fitness der Käferlarven, indem sie das Larvenwachstum auf Kadavern mit und ohne mikrobielle Symbionten verglichen. Die Auswirkungen auf das Larvenwachstum waren deutlich: Käferlarven, die an Kadavern ohne Symbiontenfilm fraßen, waren deutlich kleiner, auch wenn sie die gleiche Menge an Kadavergewebe verspeist hatten.
Dank Symbionten können schwierige Ressourcen erschlossen werden
«Unsere Studie zeigt, wie Insekten ihren Lebensraum verändern können, indem sie ihre Symbionten sowohl in ihrem Darm als auch außerhalb, wie etwa auf einer Brutstätte, kultivieren. Der Totengräber ist ein faszinierendes Beispiel dafür, wie sich Lebewesen mit Hilfe ihrer symbiotischen Mikroorganismen schwierige Ressourcen erschließen können», fasst der Leiter der Studie Heiko Vogel zusammen.
Das Potenzial der identifizierten Hefe soll weiter untersucht werden
Die durch die genetischen Untersuchungen identifizierten Hefen sollen jetzt genauer untersucht werden, insbesondere ihre Rolle bei der Entgiftung der Verwesungsprodukte und bei der Vorverdauung des Kadavers zum Nutzen der Käferlarven. «Da das von den Käfern übertragene Mikrobiom das Wachstum gefährlicher und giftproduzierender Bakterien und Pilze unterdrückt, wird diese Ressource für das Screening nach neuen antimikrobiellen Wirkstoffen genutzt», sagt Andreas Vilcinskas.
Die Originalstudie finden Sie hier.
