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Verhaltensbiologie : Maden im Zwiespalt

  • -Aktualisiert am

Klein, aber clever: Fliegenlarven werden unterschätzt Bild: picture-alliance / dpa/dpaweb

Sogar Insekten mit winzigem Gehirn können bei äußeren Reizen die Folgen ihrer Reaktion abwägen. Wissenschaftler fanden jetzt heraus: Fliegenlarven greifen nur dann auf das Erlernte zurück, wenn sie ihre Lage damit verbessern können.

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          Ob beim Stolpern über einen spitzen Stein oder beim Kontakt mit der heißen Herdplatte - wenn es blitzschnell zu reagieren gilt, sind Reflexe gefragt. Wer sich Zeit lassen kann, tut dagegen oft gut daran, die Konsequenzen seines Handelns im voraus abzuschätzen. Auch bei Tieren hängt die Reaktion auf einen äußeren Reiz häufig davon ab, welche Folgen zu erwarten sind. Dass schon ein winziges Gehirn solche Abwägungen ermöglichen kann, haben Bertram Gerber und Thomas Hendel vom Biozentrum der Universität Würzburg herausgefunden. Als Forschungobjekte dienten ihnen die nur drei Millimeter großen Larven der Taufliege Drosophila.

          Die Fliegenlarven sind mit einem recht überschaubaren Nervensystem ausgestattet. So beläuft sich die Zahl der Nervenzellen auf ein Zehnmillionstel derjenigen, über die der Mensch verfügt. Gemeinhin gelten die winzigen Fliegenmaden als simple Fressmaschinen. Schließlich sind sie hauptsächlich damit beschäftigt, sich Nahrung einzuverleiben und in körpereigene Substanz umzubauen. Aber bei der Suche nach Fressbarem kommen mitunter beachtliche Hirnleistungen ins Spiel.

          Duft bevorzugt, der süße Kost verspricht

          Zunächst trainierten die Wissenschaftler ihre Forschungsobjekte darauf, bestimmte Duftstoffe mit bestimmten Geschmacksnoten in Verbindung zu bringen. Eine Gruppe von Maden wurde mehrmals umquartiert, jeweils abwechselnd auf einen Untergrund mit Fruchtzucker und einen ohne Zucker. Dabei wurde die süße Schale stets in den Duft von Amylacetat gehüllt, während die zuckerfreie nach Octanol duftete. Andere Gruppen von Fliegenlarven wurden statt mit Süßem mit Salzigem oder Bitterem konfrontiert. So machten sie die Erfahrung, dass der Geruch von Amylacetat mit dem widrigen Geschmack von Kochsalz oder Chinin einhergeht, während bei Octanol nicht mit unangenehmen Überraschungen zu rechnen ist. Anschließend testeten die Wissenschaftler, wie die Maden auf die unterschiedlichen Düfte der Trainingsphase reagierten.

          Als Versuchsarena diente eine Schale, in der es links nach Amylacetat und rechts nach Octanol roch. Mittig plaziert, konnten die Fliegenlarven in alle Himmelsrichtungen davonkriechen. Enthielt der Untergrund Fruchtzucker, ließen sie keine Vorliebe für einen bestimmten Geruch erkennen. Wenn ihnen aber der begehrte Zucker vorenthalten wurde, bevorzugten sie eindeutig die Duftnote, welche die süße Kost versprach (“Proceedings of the Royal Society“, Teil B, Bd. 273, S. 2965). Hatten die Maden in der Trainingsphase eine salzige oder bittere Geschmacksnote kennengelernt, so war der umgekehrte Effekt zu beobachten: Auf neutralem Boden zeigten sie keine Vorliebe für den einen oder anderen Geruch. Setzte man sie dagegen auf einen mit Salz oder Chinin angereicherten Untergrund, so strebten sie jenem Duft zu, der Nahrung ohne unangenehmen Beigeschmack verhieß, nämlich dem von Octanol.

          „Belohnende“ und „bestrafende“ Nervenzellen

          Unterschiedliche Kombinationen von Geschmacks- und Duftstoffen führten immer wieder zum gleichen Ergebnis: Wenn ein Geschmacksreiz mit einem Geruch assoziiert wird, ist bei der Reaktion auf den Duft kein stereotyper Reflex im Spiel. Vielmehr scheinen die Fliegenlarven nur dann auf das Erlernte zurückzugreifen, wenn sie erwarten können, ihre Lage damit zu verbessern. Vermutlich aktiviert der fragliche Duft zunächst den zugehörigen Gedächtnisinhalt. In einem zweiten Schritt, so die Hypothese der Forscher, wird die Erinnerung mit der aktuellen Lage verglichen. Falls der Geschmack, an den der wahrgenommene Duft erinnert, bei dieser Bewertung vorteilhaft abschneidet, wird ein entsprechendes Suchverhalten ausgelöst. Ist die aktuelle Lage mindestens ebenso gut, durch zielstrebiges Suchen also nichts zu gewinnen, lassen die Taufliegenlarven keinerlei Reaktion erkennen.

          Inzwischen konnten Forscher um Andre Fiala vom Würzburger Biozentrum auch etwas Licht in die neurobiologischen Vorgänge bringen. Demnach gibt es im Gehirn der Fliegenlarven sowohl „belohnende“ als auch „bestrafende“ Nervenzellen. Mit einem gentechnischen Trick gelang es den Forschern, durch Licht gezielt den einen oder den anderen Neuronentyp zu aktivieren. Daraufhin reagierten die Larven so, als ob man ihnen entweder einen lohnenswert erscheinenden oder einen mit negativen Erfahrungen verbundenen Duft präsentiert hätte.

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