Auch für Insekten ist Holz eine harte Nahrungsquelle, da es Hartstoffe wie Zellulose enthält. Um Holz schmackhafter zu machen, werden einige holzfressende Insekten von symbiotischen Mikroorganismen unterstützt, die die Holzbestandteile in eine essbare Form zerlegen.
Eine Gruppe der Universität Nagoya in Japan hat eine symbiotische Hefe aus Erwachsenen, Larven und Eiern des japanischen Bockkäfers isoliert und spezialisierte Organe identifiziert, die die Hefe speichern, sodass die Käfer die ungenießbaren Bestandteile des Holzes abbauen können. Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht PLUS EINS.
„Bockkäfer faszinieren mich seit meiner Kindheit, weil es in Japan mehr als 900 Arten gibt und sie einfach cool aussehen“, sagte Dr. Wataru Toki, Dozent an der Universität Nagoya. „Als ich als Junge Wälder besuchte, wollte ich neue Bockkäfer sehen, die ich noch nie zuvor gesehen hatte. Als Forscher interessiert mich, wie sie Holz fressen, denn schließlich können Menschen Holz nicht essen. Ich fand mehrere Studien, die darauf hindeuteten Mikroorganismen könnten der Schlüssel sein.“
Holz ist ein wichtiger Teil des Lebenszyklus des Bockkäfers. Nach dem Besuch von Blumen zum Sammeln von Pollen legt der weibliche Japanische Blumenbockkäfer Eier auf totes und verrottendes Holz. Innerhalb eines Monats schlüpfen die Larven und graben sich in das Holz ein. Sie fressen und verpuppen sich, bevor sie zu Erwachsenen schlüpfen. Es ist wichtig zu verstehen, wie die Larven überleben, indem sie Holz fressen, da sie helfen, totes Holz zu zersetzen und zum Nährstoffkreislauf im Wald beitragen.
Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Frau Mako Kishigami, einer ehemaligen Masterstudentin; Herr Fumiaki Matsuoka, ein derzeitiger Master-Student; und Dr. Wataru Toki, Dozent an der Graduate School of Bioagricultural Sciences der Nagoya University, untersuchten in Zusammenarbeit mit dem National Institute of Genetics und dem Forestry and Forest Products Research Institute Bockkäfer im Larven- und Erwachsenenstadium. Sie entdeckten, dass die Käfer spezielle Organe haben, die es ihnen ermöglichen, eine symbiotische Hefe namens Scheffersomyces insectosa zu nutzen. Sie fanden auch heraus, dass die Hefe Bestandteile des Holzes abbaut und es in eine Nahrungsquelle verwandelt.
Die Hefe wurde aus dem membranösen röhrenförmigen Beutel in der Eiablageröhre von erwachsenen Weibchen und Larven isoliert, insbesondere in einem Bereich in der Nähe des Darms, der zystenartiges Gewebe, sogenannte Mycetome, enthält. Als die Hefe in Kulturexperimenten getestet wurde, ob sie Holzbestandteile abbauen kann, stellten die Forscher fest, dass sie Xylose und andere Holzbestandteile abbaut, die die Insekten nicht selbst abbauen konnten.
„Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Hefe durch die Eiablage von der Mutter auf die Nachkommen übertragen wird und dass sie eine wichtige Rolle beim Wachstum von holzfressenden Nachkommen spielt“, sagte Toki. „Die Mutter legt die Hefe während der Eiablage (dem Prozess der Eiablage) auf die Oberfläche des Eies. Die schlüpfenden Larven erwerben dann die Hefe, indem sie sich von der Eierschale ernähren Erwachsene nehmen die Hefe in ihre Mycetangia (ein spezielles Organ zur Aufbewahrung der Hefe) und transportieren sie zum nächsten Laichplatz.“
„Holzfressende Insekten sind in Wäldern reichlich vorhanden, aber nur eine Handvoll von ihnen sind bekanntermaßen mit einem bestimmten Mikroorganismus assoziiert. Diese Studie ist die erste, die eine symbiotische Beziehung mit Hefe für den japanischen Blumenbockkäfer, das bekannteste Insekt, identifiziert japanische Wälder“, sagte Toki. „Auch andere Verwendungen der Hefe sind möglich. Wenn die Hefe Antibiotika produziert, kann dies den Käfer vor krankheitserregenden Mikroben schützen.“
Mehr Informationen:
Mako Kishigami et al., Hefe assoziiert mit Blumenbockkäfer Leptura ochraceofasciata (Cerambycidae: Lepturinae), mit Implikation für seine Funktion in der Symbiose, PLUS EINS (2023). DOI: 10.1371/journal.pone.0282351