Staatenbildende Insekten sind faszinierende Entwicklungen der Evolution: Irgendwann entstand bei einigen Arten aus dem „Ich“ ein wohlgeordnetes „Wir“ – eine Gemeinschaft aus vielen Individuen, die eine Art Superorganismus bilden. Besonders die Ameisen avancierten durch dieses Erfolgskonzept zu einer Weltmacht. Viele Tausend Arten haben sich die unterschiedlichsten Lebensräume der Erde erobert und prägen durch ihr Treiben die Ökosysteme. Ein wichtiger Aspekt ihres Staatswesens ist bekanntlich die Arbeitsteilung. “Wir wollten nun herausfinden, welche molekularen Mechanismen die Königinnen zu eierlegenden Ameisen machen und die übrigen zu fleißigen Arbeitern,” sagt Daniel Kronauer von der Rockefeller University in New York.
Dem Unterschied auf der Spur
Klar schien, dass die verschiedenen Merkmale von Königinnen und Arbeitern auf der unterschiedlichen Aktivität von Genen im Erbgut der Tiere basieren. Um diesen „königlichen“ Genen auf die Spur zu kommen, verglichen die Forscher die Genexpression von Königinnen und Arbeitern bei verschiedenen Ameisenarten. In ihren Ergebnissen zeichnete sich ab: Nur ein Gen scheint hauptverantwortlich zu sein – es liegt bei Königinnen stets hochreguliert vor. Dieses Gen ist den Wissenschaftlern zufolge für die Produktion des Peptids ILP2 verantwortlich – es handelt sich dabei um die Ameisenversion des Insulins. Wie beim Menschen, ist es wohl auch bei den Insekten für die Kontrolle des Stoffwechsels zuständig, sagen die Forscher.
Um zu überprüfen, ob ILP2 tatsächlich eine Rolle beim Unterschied zwischen den Tieren im Ameisenstaat spielt, führten die Wissenschaftler Versuche mit der Ameisenart Ooceraea biroi durch. Diese Spezies unterscheidet sich von anderen Ameisen in einem interessanten Aspekt: Bei ihnen ist die Zuordnung Königin und Arbeiterin fließend. Bei Bedarf können sich die Arbeiterinnen in eierlegende Ameisen verwandeln und umgekehrt. Der Übergang zwischen den Phasen wird dabei durch die Anwesenheit von Larven reguliert: Wenn Nachwuchs vorhanden ist, hören die Ameisen auf Eier zu legen und wechseln in den Pflegemodus – sie werden also gleichsam von Königinnen zu Arbeiterinnen.
Bei diesen speziellen Ameisen untersuchten Kronauer und seine Kollegen nun die Expression der Erbanlage für ILP2. Es zeigte sich: Wenn die Forscher Larven während der Brutpflegephase aus dem Nest entfernten, stieg die Insulinproduktion bei den erwachsenen Tieren deutlich an. Wenn sie hingegen Larven hinzufügten, nahm die Insulinproduktion ab. Das bedeutet: Das Vorhandensein von Larven unterdrückt die Produktion von Insulin und damit die Reproduktion. Die Funktion von ILP2 bestätigte außerdem ein weiteres Experiment: Die Wissenschaftler injizierten den Ameisen Insulin während der Brutpflege. Diese Behandlung führte zur Aktivierung der Eierstöcke – selbst wenn viele Larven vorhanden waren.
