Raupen vererben ihre Nahrungsvorlieben über das Blut an ihre Nachkommen

Viele Raupen sind für ihre speziellen Nahrungsvorlieben bekannt, die sie mitbringen, wenn sie sich in Schmetterlinge verwandeln. Der Monarchfalter ernährt sich beispielsweise nur von Seidenpflanzen, während der Lindenfalter Lindenblätter frisst. Obwohl sie von einer gemeinsamen Vorfahrenart abstammen, sind diese einzigartigen Nahrungsvorlieben für Forscher der National University of Singapore (NUS) von Interesse.

In einer früheren Studie von Forschern des Department of Biosciences der NUS Faculty of Science wurde nachgewiesen, dass Raupen, die sich von Blättern ernähren, die nicht zu ihrer üblichen Nahrung gehören, nach einigen Tagen den Geruch dieser Pflanzenart bevorzugen. Bemerkenswerterweise gaben diese Raupen die erworbene Geruchspräferenz auch an ihre Nachkommen weiter.

Ein solches Phänomen kann man auch in der Natur beobachten, wenn Raupen auf eine neue Futterpflanze gelangen, weil der weibliche Schmetterling seine Eier versehentlich auf der falschen Pflanze ablegt. Die neue Pflanze ist essbar, hat aber einen neuen Geruch. Die Raupen werden lernen, diesen neuen Geruch zu bevorzugen und diese Vorliebe an ihre Nachkommen weitergeben.

Diese Art der Vererbung könnte den Wirtswechsel und letztendlich die Entstehung neuer Arten mit jeweils eigenen Nahrungsvorlieben erleichtern.

„Da sich neue Nahrungsvorlieben im Gehirn der Raupen entwickeln, war unklar, wie diese Vorlieben an ihre Nachkommen vererbt werden“, erklärt Professor Antónia Monteiro, die das Forschungsteam leitete.

Dr. V. Gowri, der promovierte Erstautor der Studie, sagte: „Der Nachwuchs entwickelt sich aus der Verschmelzung zweier Zellen (einer Eizelle und eines Spermiums), die in den Gonaden jedes Elternteils entstehen, die weit vom Gehirn entfernt liegen. Es war unklar, wie diesen Zellen eine Geruchspräferenz mitgeteilt wurde.“

Um die Faktoren herauszufinden, die dieses Anpassungsverhalten beeinflussen, führte das Forschungsteam Experimente durch und zeigte, dass das Blut der Raupe, die sogenannte Hämolymphe, die sowohl das Gehirn als auch die Fortpflanzungsorgane umspült, Faktoren enthält, die die Vererbung der neuen Geruchsvorliebe fördern.

Das NUS-Team veröffentlicht ihre Ergebnisse in der wissenschaftlichen Zeitschrift Biologie-Briefe am 15. Mai 2024.

Der Geruchstest der Raupe

Das Blut einer Raupe kann den Transport von Faktoren vom Gehirn zu den Gonaden vermitteln und so die Geruchsvorlieben der nächsten Generation beeinflussen. Alternativ könnte es diese Faktoren von der Nahrung zum Gehirn des Embryos der nächsten Generation transportieren, wenn sie in den Spermien oder Eizellen enthalten sind, aus denen dieser Embryo entsteht.

Um zu testen, ob das Blut der Raupen solche Faktoren enthielt, wurden die frisch geschlüpften Raupen entweder mit den Pflanzen gefüttert, die den neuen Geruch enthielten, oder mit einer Kontrollpflanze. Als einige Raupen ausgewachsen waren, wurde ihnen Blut aus ihrem Körper entnommen. Das gesammelte Blut wurde Raupen injiziert, die keine der beiden Nahrungsarten zu sich nahmen.

Bei diesem Experiment stellten die Forscher fest, dass die Raupen, die das Blut von den Kontrollraupen erhielten, bei ihrem üblichen Speiseplan blieben. Im Gegensatz dazu neigten die Raupen, die Blut von Raupen erhielten, die mit Futter mit dem neuen Geruch gefüttert wurden, zu dieser Ernährungsumstellung. Interessanterweise taten dies auch ihre Nachkommen, die viele Tage später geboren wurden.

„Das hat uns sehr überrascht, da dieses Experiment zeigt, dass das Erlernen einer Vorliebe für einen Geruch auch erfolgen kann, ohne dass der Geruch über die Fühler in den Körper der Raupe gelangen muss, wie es in Lehrbüchern vorgeschlagen wird“, sagte Prof. Monteiro.

Diese Experimente deuten auf einen möglichen Mechanismus hin, der Raupen im Laufe der Evolution dabei helfen könnte, ihre Nahrungsvorlieben zu ändern. Die Forscher hoffen, den Mechanismus der Vererbung von Geruchsvorlieben weiter zu erforschen und die spezifischen Faktoren zu isolieren, die von einer Generation an die nächste vererbt werden.