Ameisenpuppen werden lange Zeit als passiv angesehen, daher untersuchen Forscher deren Verhalten in der Kolonie bisher kaum. Aber nun entdeckt ein Wissenschaftsteam eine überraschende und entscheidende Funktion dieses Ameisenstadiums.
In Ameisenkolonien haben Forscher erstmals eine Art Milch entdeckt, die als Nahrung für die Larven dient. Sie werde von Ameisenpuppen hergestellt und spiele eine entscheidende Rolle beim Überleben der gesamten Kolonie, berichtet das Team um Orli Snir und Daniel Kronauer von der Rockefeller-Universität in New York. Wie die Milch der Säugetiere sei sie nahrhaft und sehr bedeutend für die Entwicklung der Nachkommen.
Blick in die Nestkammer von Lasius-Ameisen, wo sich Arbeiterinnen um die Puppen kümmern, die bei dieser Art in seidenen Kokons eingeschlossen sind.
(Foto: Daniel Kronauer/dpa)
Das Leben von Ameisen beginnt mit einem Ei, aus dem nach einiger Zeit eine Larve schlüpft. Diese wächst heran und verpuppt sich, bis sich nach wiederum einiger Zeit eine sechsbeinige Ameise entwickelt hat. Bislang nahmen Insektenforscher an, dass die Ameisenpuppen nicht größer mit den anderen Ameisen im Stock interagieren. Sie seien daher in der Forschung wenig beachtet worden, schreibt das Team im Fachjournal "Nature".
Nie zuvor beobachtete Flüssigkeit entdeckt
Bei einer systematischen Analyse einzelner Ameisenstadien im Labor entdeckten die Forscher nun, dass die Ameisenpuppen in den Tagen vor dem Schlüpfen eine noch nie zuvor beobachtete Flüssigkeit ausscheiden - und zwar dort, wo das Hinterteil liegt. Sie sei reich an Nährstoffen, Hormonen und neuroaktiven Substanzen, die die Entwicklung von Larven und das Verhalten von erwachsenen Tieren beeinflussen können. Insgesamt fanden die Forscher 121 verschiedene Proteine darin. "Dieses Sekret löst elterliches Fürsorgeverhalten aus und wird von den erwachsenen Tieren schnell entfernt und verzehrt", schreiben die Forscher.
Analog zur Säugetiermilch sei das Sekret aber vor allem bedeutend für die Entwicklung der Larven. Kaum trete die Milch aus, werde sie nicht nur von erwachsenen Ameisen verspeist, sondern auch von Larven, die von den erwachsenen Tieren zu den Puppen getragen werden. Junge Larven werden dadurch gestärkt, solche ohne Zugang zu dem Sekret haben ein verkümmertes Wachstum und eine geringere Überlebensrate. Puppen, die in ihrem eigenen Sekret liegen bleiben, bekommen Pilzinfektionen und sterben.
Flüssigkeit wie Milch für Neugeborene
"In den ersten Tagen nach dem Schlüpfen sind die Larven auf die Flüssigkeit angewiesen, ähnlich wie ein Neugeborenes auf die Milch", sagte Kronauer. "Auch die erwachsenen Tiere trinken die Flüssigkeit, und obwohl nicht klar ist, was sie bei den Erwachsenen bewirkt, sind wir sicher, dass sie sich auf den Stoffwechsel und die Physiologie auswirkt."
Für ihren Versuch hatten die Forscher zunächst die Puppen der Ameisenart Ooceraea biroi isoliert. Sie fanden dabei erstmals, dass sie in den letzten Tagen vor dem Schlüpfen große Mengen des Sekrets absonderten. Die Flüssigkeit stamme aus dem für Insekten typischen Häutungsprozess innerhalb der Puppe. Während einzeln lebende Insekten die Häutungsflüssigkeit recyceln, teilen Ameisenpuppen sie mit ihren Nestgenossen, erläutern die Forscher.
Eine Honigtopfameise (Myrmecocystus mexicanus) trinkt Flüssigkeit aus einem Kokon. Die Forscher haben die Flüssigkeit mit blauer Lebensmittelfarbe eingefärbt. Da die Kutikula dieser Art durchsichtig ist, kann die blaue Flüssigkeit als dunkle Linie auf dem Thorax der Ameise gesehen werden, während sie in den Darm fließt.
(Foto: Daniel Kronauer/dpa)
In einem weiteren Versuch setzten sie erwachsene Ameisen zu den Puppen und verfolgten mithilfe von blauem Lebensmittelfarbstoff die Verteilung des Sekrets. Ergebnis: "Wir fanden eine Blaufärbung im Verdauungssystem aller erwachsenen Ameisen, die 24 Stunden mit den injizierten Puppen verbracht hatten." Alle Puppen überlebten. Die erwachsenen Ameisen blieben in ständigem Körperkontakt mit ihnen, wobei sie die Puppen häufig mit ihren Mundwerkzeugen berührten.
Rolle der Puppen für Larvenentwicklung
Ein weiterer Farbtest in der Kolonie zeigte zudem, dass die Larven das Sekret aufnahmen. Sie werden in Kolonien oft mit dem Mundteil voran an die Puppen gelegt. "Beobachtungen deuten darauf hin, dass erwachsene O. biroi bereitwillig junge Larven auf Puppen und ältere Larven auf Beutetiere setzen", schreiben die Forscher. Dabei spielten die Puppen eine wesentlich größere Rolle für die Larvenentwicklung als die Beutetiere. "Puppen sind keine passiven Mitglieder der Kolonie, sondern haben eine aktive und zentrale Rolle in der Organisation der Ameisenkolonie", schließen die Forscher.
Bislang sei die soziale Funktion des Puppensekrets als Nahrungsmittel nach ihren Erkenntnissen in noch keiner anderen der über 14.000 Ameisenarten beschrieben worden, betonen die Forscher. Daher untersuchten sie weitere Ameisenarten, die eine breite Ameisen-Verwandtschaft abdeckten. Bei allen schieden Puppen im Endstadium ähnliche Tröpfchen aus. Bei den Arten, bei denen das Team einen Test mit blauer Farbe machte, verfärbte sich auch das Verdauungssystem der erwachsenen Ameisen und der jungen Larven. Das Ernährungsverhalten hat sich laut Kronauer wahrscheinlich früh in der Evolution der Ameisen oder sogar davor entwickelt.
Es sei noch zu untersuchen, ob das Verhalten auch bei anderen Hautflüglern, zu denen Ameisen zählen, verbreitet sei, schreibt das Team. Bei Puppen der ebenfalls dazu gehörenden Honigbiene (Apis mellifera) konnten die Forscher es jedoch nicht nachweisen.
"Die Art und Weise, wie Ameisen diese Flüssigkeit nutzen, schafft eine Abhängigkeit zwischen den verschiedenen Entwicklungsstadien", sagte Kronauer. "Das zeigt, inwieweit Ameisenkolonien wirklich als eine integrierte Einheit funktionieren." Das Sekret könne eine wichtige Rolle bei der Evolution der besonderen Sozialstruktur von Ameisen gespielt haben, resümieren die Forscher.
