Überwinternde Insekten lassen bei Bedarf Muskeln nachwachsen

Selbst wenn die Benzinpreise in die Höhe schießen, zerstören die meisten Menschen nicht den Motor ihres Autos, nur um Energie zu sparen – und das ist ein Luxus, den bestimmte Insekten haben, den diese Menschen nicht haben.

Neue Forschungen der Western University haben ergeben, dass Kartoffelkäfer bei Bedarf Muskeln abbauen und nachwachsen können, sodass sie über den Winter Energie sparen können.

In einer Studie, die von der Proceedings of the National Academy of Scienceszeigte ein Team von Insektenphysiologen aus Western, dass Kartoffelkäfer im Winterschlaf Mitochondrien in ihrem eigenen Flugmuskel abbauen, um sich auf das raue Winterklima vorzubereiten.

Mitochondrien werden oft als Kraftwerke der Zelle bezeichnet und liefern normalerweise Energie für Flug und Stoffwechsel. In menschlichen Muskeln bauen sich Mitochondrien ab, wenn sie nicht verwendet werden (z. B. bei Astronauten, die lange Zeit in der Schwerelosigkeit verbringen) und erfordern Bewegung, um das Nachwachsen anzuregen.

Im Gegensatz zum Menschen lassen diese Käfer ihre Mitochondrien jedoch bei Bedarf spontan nachwachsen und bereiten ihre Muskeln für den Flug im Frühjahr vor.

„Wir wissen, dass viele Tiere versuchen, im Winter Energie zu sparen und ihren Stoffwechsel zu reduzieren, indem sie ihre Mitochondrien herunterfahren“, sagte Brent Sinclair, Professor an der Western Science, der die Studie leitete. „Daher schien es ein einfaches Experiment zu zeigen, dass die niedrigen Stoffwechselraten, die wir bei diesen überwinternden Käfern messen, mit einer veränderten Funktionsweise der Mitochondrien einhergehen.“

Aber als die ehemalige westliche Doktorandin Jackie Lebenzon im Labor die Stoffwechselrate der Mitochondrien maß, fand sie nichts.

„Wirklich nichts“, sagte Lebenzon, jetzt Postdoktorand an der University of California, Berkeley. „Wir dachten, dass das Instrument vielleicht nicht funktioniert oder meine Probenahme die Mitochondrien beschädigt, aber schließlich benutzte ich ein Elektronenmikroskop, um mir die Muskelzellen anzusehen und stellte fest, dass fast alle Mitochondrien weg waren. Völlig weg.“

Wenn Mitochondrien bei einer Krankheit verschwinden, liegt dies normalerweise an einem irreversiblen Prozess namens Mitophagie. Manchmal kann dies durch Bewegung beim Menschen rückgängig gemacht werden.

Sinclair und Lebenzon zeigten, dass die Mitophagie dazu führte, dass die Mitochondrien verloren gingen, aber als sie sich die Käfer am Ende des Winters ansahen, waren alle Mitochondrien wieder da, obwohl die Käfer keinen Muskel bewegt hatten.

„Diese Fähigkeit, einfach die Mitochondrien eines ganzen Muskels nachwachsen zu lassen, ist völlig neu und erklärt, wie Käfer in der Lage sind, den ganzen Winter über Energie zu sparen, aber im Frühjahr sofort bereit sind, zu fliegen und sich zu paaren“, sagte Lebenzon.

Das Team weiß noch nicht, ob alle überwinternden Insekten diese Strategie anwenden, um Energie zu sparen, aber die Entdeckung hat unmittelbare Auswirkungen auf das Verständnis, wie Mitochondrien in Insekten reguliert werden – und wie Forscher diese Regulierung im Zusammenhang mit einigen Muskelerkrankungen manipulieren könnten.

„Wenn Sie jedoch keine Möglichkeit haben, Ihren Automotor wieder zum Laufen zu bringen, können Sie wahrscheinlich keinen Energiesparvorsprung von Käfern im Winterschlaf nehmen“, sagte Sinclair.