Die Biologen um Ralf Sommer vom Tübinger Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie haben ein recht ausgefallenes Haustier: den nur einen Millimeter langen Fadenwurm Pristionchus pacificus. Erst kürzlich konnten sie entschlüsseln, wie bei diesem Wurm die Mutter ihren eigenen Nachwuchs von Beute unterscheiden kann (ausführlich erläutert in Laborjournal-Heft 1/2-2020). Für die Larven ist das überlebenswichtig, denn die erwachsenen Tiere ernähren sich zum Teil räuberisch von Wurmlarven.
Fadenwürmer als Forschungsobjekte von Entwicklungsbiologen sind zwar nicht besonders ungewöhnlich – man denke nur an C. elegans. P. pacificus hat sich aber einen ganz speziellen Lebensraum erschlossen: Er lebt in enger Vergesellschaftung mit verschiedenen Vertretern der Blatthornkäfer (Scarabaeidae), zu denen neben dem berühmten ägyptischen Skarabäus auch der heimische Maikäfer gehört. Diese Käfer verbringen den Großteil ihres Lebens als Engerling im Boden. Am erwachsenen Käfer befinden sich die Würmer in einer Dauerform, fressen nicht mehr und verzichten weitgehend auf Stoffwechselaktivität. Spannend wird es für sie erst, nachdem der Käfer Eier gelegt hat und danach – meist wieder in der Erde – stirbt. Sein Kadaver und der sich darauf entwickelnde Bakterienrasen sind ein reich gedeckter Tisch für Fadenwürmer wie P. pacificus. Wahrscheinlich, so vermutet Sommer, hat sich in dieser Situation auch die räuberische Lebensweise entwickelt, denn der Kadaver zieht natürlich viele Fadenwurm-Arten an.
Insel der Zusammenkunft
Sommers Forschung bewegt sich im Spannungsfeld zwischen Entwicklungs- und Evolutionsbiologie, ein noch junges Forschungsfeld, das unter dem Schlagwort „Evo-Devo“ bekannt geworden ist. Unter anderem interessiert er sich dafür, wie die Evolution Vielfalt hervorgebracht hat. Der weltweit verbreitete P. pacificus ist für die Untersuchung solcher Fragen ein gutes Modellsystem. Außerdem lässt er sich im Labor leicht vermehren und genetisch verändern.
Einer der Stämme, die in Sommers Labor gehalten werden, stammt von der im Indischen Ozean gelegenen, französischen Vulkaninsel La Réunion. Mit einem Alter von etwa zwei Millionen Jahren ist diese noch jung – ein Vorteil für Evolutionsforscher, wie Sommer erklärt. „Auf jungen Inseln bilden sich Flora und Fauna erst noch aus. Im Indischen Ozean kommen durch die Windverhältnisse die meisten ‚Neulinge‘ aus Asien. Unser Fadenwurm P. pacificus ist viermal unabhängig mit verschiedenen Blatthornkäfern auf die Insel gekommen, und wir können nun die Evolution, Populationsgenetik und Ökologie im Detail studieren.“
Problematische Wirte
Dafür muss Sommers Team allerdings regelmäßig ins Freiland hinaus. Vor allem, weil sich die meisten Käferwirte noch nicht im Labor züchten lassen: „Obwohl wir bereits seit mehreren Jahren an diesem Problem arbeiten, ist das leider immer noch schwierig. Des Weiteren haben Blatthornkäfer meist sehr lange Generationszeiten von oft drei bis vier Jahren. Deshalb ist es für uns besser, Material aus der Natur zu sammeln und dann im Labor weiter zu untersuchen.“
Deshalb fliegen die Tübinger jedes Jahr, wenn die Käfer zwischen Dezember und Februar für die Partnersuche ausschwärmen, für mehrere Tage auf die Insel. Seit dem Jahr 2010 betreiben sie dort eine kleine Forschungsstation, so dass sie direkt vor Ort Experimente machen können. Erst gerade ist das vierköpfige Team aus Sommer, seiner Doktorandin Tess Renahan, dem Technischen Assistenten Christian Weiler und dem Insektenforscher Matthias Herrmann von La Réunion zurückgekehrt. „Wir hatten dieses Mal sehr extreme Wetterbedingungen“, erzählt Sommer. „In vier Tagen gab es zwei Zyklone, und die Sonne haben wir nach einer Woche zum ersten Mal gesehen. Bei diesen Regenmengen gab es viel weniger erwachsene Käfer. Dafür waren wir bei den Engerlingen sehr erfolgreich und haben spannende neue Erkenntnisse gewonnen. Wir haben erste Experimente vor Ort gemacht und analysieren das mitgebrachte Material gerade im Labor weiter.“
Sammeln in luftigen Höhen
Eine der wichtigsten Fundstellen der Arbeitsgruppe ist eine Wiese auf der Westseite der Insel im Bergland auf etwa 1.400 Metern Höhe. Dort lebt der Nashornkäfer Oryctes borbonicus, von dem fast alle Individuen mit P. pacificus besiedelt sind. „Diese Käferart ist unser Hauptinteresse auf der Insel“, so Sommer. „Aber wir arbeiten auch immer mehr mit zwei weiteren Blatthornkäfern aus den Gattungen Gymnogaster und Marronus.“ So möchte etwa Doktorandin Tess Renahan herausfinden, wie die Fadenwürmer erkennen, dass ihr Wirt gestorben ist sowie auf welche Weise die Würmer tote Käfer über größere Entfernungen orten können.
Spannend außerdem: erst im letzten Jahr entdeckten Botaniker ein noch unberührtes, etwa zwei Fußballfelder großes Stück Urwald im Tiefland der Insel. Hier lässt sich der Wurm auch auf bisher unbekannten Wirten finden. Die Tübinger Forscher hoffen nun, dass darunter auch Käfer sind, die sich im Labor vermehren lassen, denn dann wären sie für ihre Versuche nicht mehr nur auf die wenigen Tage im Freiland auf La Réunion angewiesen.
Larissa Tetsch
Foto: MPI für Entwicklungsbiologie