Insekten sind Allesfresser. Sie ernähren sich von Blättern, anderen Insekten, Früchten, Holz und – jetzt wird es etwas unappetitlicher – Dung, Blut und Aas. Der Schwarzhörnige Totengräber (Nicrophorus vespilloides), ein etwa 15 mm großer Käfer, stillt seinen Appetit unter anderem mit Letzterem.
Sein makaberer Name rührt allerdings eher von seiner sehr speziellen Brutpflegestrategie her. Damit die lieben Kleinen einen perfekten Start ins Käferleben haben, spürt er kürzlich verstorbene Kleinsäuger oder -vögel auf, enthaart oder „rupft“ sie und buddelt die Kadaver dann in die Erde ein – als leckerer Schmaus für den Larven-Nachwuchs, der zunächst in Eiform in unmittelbarer Nähe abgelegt wird.
Erstaunlich dabei ist, dass der Brut-Kadaver während dieser Zeit ziemlich gut erhalten bleibt – er setzt zum Beispiel keinen Schimmel an und riecht auch nicht streng. Eine besondere Präparationsmethode steckt hinter diesem Phänomen: die Käfer-Eltern schmieren den Kadaver mit Darm- und Speichelsekreten ein, so dass er von einer Art Biofilm-ähnlicher Matrix umhüllt ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Sekrete verschiedene Gram-positive und -negative Bakterien sowie Hefe- und Schimmelpilze inhibieren. Ein tolles Antibiotikum, also? In der Tat wird das Sekret und das darin enthaltene Mikrobiom für das Screening nach neuen antimikrobiellen Wirkstoffen genutzt.
Aber welche Mikroorganismen enthält das Sekret genau und vor allem, wie hält es den Brut-Kadaver „frisch“? Genau das haben Forscher vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena und den Universitäten in Mainz und Gießen untersucht.
Zuerst sahen sich Erstautor Shantanu Shukla und Co. per Hochdurchsatz-16S-rRNA-Amplicon-Sequenzierung an, welche Bakterien-Gattungen sich in Käfer-präparierten und unpräparierten Kadavern eingenistet hatten. Im präparierten fanden sich Dysgonomonas, Myroides, Vitreoscilla, Providencia und Serratia, die in den unpräparierten Kadavern kaum bis überhaupt nicht vorkamen. Dafür aber typisch sind für das Darm-Mikrobiom der Totengräber. Im Gegensatz dazu bestimmen bei unbehandelten Kadavern Pseudomonas, Staphylococcus, Chitinophaga und Aerocococcus das Bild.
Bei den Pilzen gab es ähnlich große Unterschiede – auch bereits auf den ersten Blick. So war der unbehandelte Kadaver nach wenigen Tagen von einem Schimmelpilz überwachsen, den die Forscher als Mucor (Köpfchenschimmel) identifizierten. Dieser saprophytische, also sich von totem organischen Material ernährende, Pilz produziert proteolytische Enzyme und sorgt somit dafür, dass verschiedene Lebensmittel wie Fleisch ungenießbar werden. Genau dieser Schimmelpilz konnte sich auf präparierten Kadavern nicht durchsetzen, stattdessen dominierten aerobe, nicht-pathogene Hefepilze aus der Yarrowia-Gattung.
Bestimmte Bakterien, nämlich Pseudomonas, Enterobacter, Entercoccus und Bacillus, sind auch für den unangenehmen Verwesungsgeruch verantwortlich. Sie decarboxylieren Arginin und Lysin und erzeugen so die beiden Substanzen Putrescin und das passend benannte Cadaverin. Die Stinke-Bakterien werden jedoch vom antimikrobiellen Käfer-Sekret im Zaum gehalten, konnten in präparierten Kadavern quasi nicht nachgewiesen werden. Keine Bakterien, kein Gestank.
Zusätzlich maßen Shukla et al. die Protease-Konzentrationen und fanden sie reduziert im präparierten Kadaver. Das wäre dann sinnvoll, so die Wissenschaftler, wenn der Protein-Abbau graduell erfolgen soll, um die Larven über deren gesamte Entwicklung häppchenweise mit Nährstoffen zu versorgen.
„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,“ fasst Shukla die Studie in einer Pressemitteilung zusammen. Und Studien-Leiter Heiko Vogel vom Max-Planck-Institut fügt hinzu: „Der Totengräber ist ein faszinierendes Beispiel dafür, wie sich Lebewesen mit Hilfe ihrer symbiotischen Mikroorganismen schwierige Ressourcen erschließen können“.
Kathleen Gransalke
Shukla S. et al. (2018): Microbiome-assisted carrion preservation aids larval development in a burying beetle. PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1812808115