Wissenschaftler finden Chemikalie, die Heuschrecken-Kannibalismus stoppt

Heuschreckenplagen, die den Himmel verdunkeln und alles verwüsten, was wächst, werden seit biblischen Zeiten aufgezeichnet und bedrohen heute die Ernährungssicherheit von Millionen von Menschen in Asien und Afrika.

Aber ein neuer Fund, der am Donnerstag gemeldet wurde – eines Pheromons, das von den Insekten abgegeben wird, um zu vermeiden, dass sie in einem Schwarm kannibalisiert werden – könnte möglicherweise den Weg ebnen, um die unersättlichen Schädlinge einzudämmen.

Studienleiter Bill Hansson, Direktor der Abteilung Evolutionäre Neuroethologie des Max-Planck-Instituts, sagte gegenüber , dass das neue Papier, veröffentlicht in Wissenschaftdas auf früheren Untersuchungen aufbaut, die herausgefunden haben, dass Schwärme nicht durch Kooperation gelenkt werden – sondern tatsächlich durch die Gefahr des Verzehrs durch andere Heuschrecken.

Obwohl Kannibalismus für moderne Menschen abstoßend ist, ist er in der Natur weit verbreitet – von Löwen, die Jungen töten und verschlingen, die ihnen nicht gehören, bis hin zu Füchsen, die tote Verwandte für Energie verbrauchen.

Für Heuschrecken wird angenommen, dass Kannibalismus einen wichtigen ökologischen Zweck erfüllt.

Wanderheuschrecken (Locusta migratoria) kommen in unterschiedlichen Formen vor und verhalten sich so unterschiedlich, dass man sie bis vor kurzem für völlig unterschiedliche Arten hielt.

Meistens leben sie in einer „einzelnen“ Phase, halten sich zurück und fressen vergleichsweise wenig, wie scheue Heuschrecken.

Aber wenn ihre Populationsdichte durch Regenfälle und vorübergehend gute Brutbedingungen zunimmt, woraufhin Nahrungsknappheit folgt, erfahren sie aufgrund eines Hormonschubs, der sie auf Touren bringt, große Verhaltensänderungen, die dazu führen, dass sie sich in Schwärmen zusammenschließen und aggressiver werden.

Dies ist als „gesellige“ Phase bekannt und es wird angenommen, dass die Angst vor Kannibalismus dazu beiträgt, dass sich der Schwarm in die gleiche Richtung bewegt, von einem Bereich mit geringerer zu einer höheren Nahrungskonzentration, so eine Studie von Iain Couzin vom Max-Planck-Institut für Tiere aus dem Jahr 2020 Forschung.

Hansson erklärte, dass „Heuschrecken sich gegenseitig von hinten fressen“.

„Wenn Sie also aufhören, sich zu bewegen, werden Sie von den anderen gefressen, und das brachte uns zu dem Schluss, dass fast jedes bedrohte Tier eine Art Gegenmaßnahme hat.“

In mühevollen Experimenten, die vier Jahre in Anspruch nahmen, stellte Hanssons Team zunächst fest, dass die Kannibalismusrate tatsächlich zunahm, wenn die Zahl der in Käfigen gehaltenen „geselligen“ Heuschrecken zunahm, und bewies im Labor, was Couzin auf dem Feld in Afrika beobachtet hatte (die Auslösepunkt war etwa 50 in einem Käfig).

Als nächstes verglichen sie die Gerüche, die von einsamen und geselligen Heuschrecken abgegeben wurden, und fanden 17 Gerüche, die ausschließlich während der geselligen Phase produziert wurden.

Von diesen wurde in Verhaltenstests festgestellt, dass eine Chemikalie, bekannt als Phenylacetonitril (PAN), andere Heuschrecken abwehrt.

PAN ist an der Synthese eines starken Toxins beteiligt, das manchmal von geselligen Heuschrecken produziert wird – Cyanwasserstoff –, daher schien die Emission von PAN als Signal zu passen, um anderen zu sagen, dass sie sich zurückhalten sollten.

Genom-Editierung

Um den Befund zu bestätigen, verwendeten sie die CRISPR-Bearbeitung, um Heuschrecken genetisch so zu verändern, dass sie kein PAN mehr produzieren konnten, was sie wiederum anfälliger für Kannibalismus machte.

Zur weiteren Bestätigung testeten sie Dutzende der Geruchsrezeptoren der Heuschrecken und landeten schließlich bei einem, der sehr empfindlich auf PAN reagierte.

Als sie Heuschrecken genetisch veränderten, um diesen Rezeptor nicht mehr zu produzieren, wurden die modifizierten Heuschrecken kannibalischer.

Die Forscher Iain Couzin und Einat Couzin-Fuchs schreiben in einem verwandten Kommentar in Science, dass die Entdeckung dazu beigetragen habe, Licht auf das „komplizierte Gleichgewicht“ zwischen den Mechanismen zu werfen, die dazu führen, dass sich wandernde Heuschrecken zusammenschließen, anstatt miteinander zu konkurrieren.

Zukünftige Methoden der Heuschreckenbekämpfung könnten daher Technologien verwenden, die dieses empfindliche Gleichgewicht in Richtung mehr Wettbewerb kippen, aber Hansson warnte: „Sie wollen die Art nicht ausrotten.“

„Wenn wir die Größe der Schwärme verringern und sie in Gebiete lenken könnten, in denen wir unsere Pflanzen nicht anbauen, könnte viel gewonnen werden“, fügte er hinzu.

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