Metamorphose: Erinnerung an ein früheres Leben
Im indischen Kulturkreis ist der Glaube an die Reinkarnation weit verbreitet. Die Seele wird in einem neuen Körper wiedergeboren, und alles beginnt von vorn. Ein vollkommen neues Leben beginnen auch Raupen nach ihrer Verwandlung in einen Falter. Und erstaunlicherweise können diese dann sogar noch von den Erfahrungen ihres Raupenlebens profitieren - und damit vielleicht auch ihrem Nachwuchs mehr Sicherheit bieten.
© Richard Vogt, University of South Carolina (Ausschnitt)
Kein Biologiebuch beschreibt so schön wie "Die kleine Raupe Nimmersatt" das wechselhafte Leben eines Falters: Vom Ei über mehrere Larvenstadien bis zum prächtigen Schmetterling, der von Blüte zu Blüte fliegt. Im Kokon eingesponnen findet vielleicht die tiefgreifenste Verwandlung statt: Alte Zellstrukturen werden zersetzt, einzelne Strukturen wie der Darm bleiben erhalten, Gewebe wie die Flügel entstehen neu – bis schließlich aus der Puppe das fertige Insekt schlüpft. Dass sich der Falter nach diesem Umbau noch an etwas aus seiner Jugendzeit erinnert, scheint auf den ersten Blick kaum vorstellbar.
Trotzdem kam es schon sehr früh zu solchen Überlegungen. Doug Blackinston von der Georgetown-Universität in Washington erzählt: "Seit über hundert Jahren beschäftigt Wissenschaftler die Frage, ob Erinnerungen die Metamorphose überdauern können."
Auch Tabakschwärmer (Manduca sexta) bevorzugen bei der Blütenwahl und Eiablage Tabakpflanzen – von deren Blättern sie sich einst als Raupen ernährten. Letztendlich legen viele Falter ihre Eier auf die spätere Nahrungspflanze ihres Nachwuchses ab: Der Aurorafalter setzt seine Eier zum Beispiel an die Stängel von Kreuzblütlern wie dem Wiesenschaumkraut oder der Knoblauchsrauke. Erinnert sich der Schmetterling also des leckeren Wiesenschaumkrauts, das er als Raupe verspeist hat und klebt daher seine Eier gezielt an dessen grüne Sprosse? Forscher hatten in einigen Studien gezeigt, dass Insekten ihre Eier an der Wirtspflanze oder im Wirtstier ablegen, weil sie als Puppe chemischen Signalstoffen des ehemaligen Futters ausgesetzt waren. Somit fehlte ein eindeutiger Nachweis, dass die Tiere sich wirklich erinnern konnten.
Dieser gelang nun den Wissenschaftlern um Martha Weiss und Doug Blackinston. Sie konnten zeigen, dass sich der Tabakschwärmer auch nach der Metamorphose an vorher erlerntes Verhalten erinnert. Eine chemische Übertragung schlossen sie über Kontrollversuche aus.
Die Versuche mit den Tieren waren in zwei Teile gegliedert: eine Lernphase und eine Anwendungsphase. In der Lernphase bekamen die Raupen bei dem Geruch von Essigsäureethylester einen leichten elektrischen Schlag. Das nach Klebstoff riechende Lösungsmittel wird zum Beispiel bei der Herstellung von Aromen in Limonaden verwendet und wirkt in höheren Dosen narkotisierend. Nachdem die Tiere gelernt hatten, dass dieser Geruch unangenehme Folgen hat, setzten die Forscher die Raupen in eine Y-förmige Glasapparatur. Der Falternachwuchs konnte dann an der Weggabelung entscheiden, welchen Weg er nehmen wollte. Der eine Y-Arm enthielt saubere Luft, der andere nach Klebstoff riechende Luft.
Hatten die grünen Vielfraße vorher keine unangenehmen Erfahrungen mit dem Ester gemacht, wählten sie ihren Weg rein zufällig. Raupen, die in einem jungen Larvenstadium ihre Lernphase hatten und mehrere Häutungen später in die Y-Apparatur gesetzt wurden, vermieden den Ester-Weg zwar, aber die sich aus diesen Raupen entwickelnden Falter wählten ihren Weg wieder rein zufällig. Während sich die Larven also über mehrere Stadien an das Erlebnis erinnern können, hat der Falter diese Erfahrung wieder verloren. Vermutlich werden bestimmte Hirnbereiche der jungen Raupenstadien in der Puppe aufgelöst, während sich andere Bereiche des Insektenhirns erst im letzen Raupenstadium bilden und erhalten bleiben.
Darauf deuten auch die Versuche mit Raupen, die erst im letzten Stadium vor der Verpuppung ihre unangenehmen Erfahrungen mit dem Geruch machten und dann in der Y-Glasröhre ihren Weg suchen mussten. Diese nahmen wie die anderen Raupen lieber die Abzweigung zur sauberen Luft. Anders war allerdings, dass sich hier auch die Falter für den geruchsneutralen Weg entschieden: Sie konnten sich also trotz ihrer Verwandlung noch an ihr Erlebnis erinnern. Die entsprechenden Nervenverbindungen bleiben demnach vermutlich über die Metamorphose hinaus erhalten.
Bei der Fliege haben Forscher diesen Erhalt bestimmter Hirnstrukturen sowie den Verlust von in der Jugend gebildeten Hirnbereichen schon nachgewiesen. Eine solche direkte Untersuchung der Hirnveränderungen beim Tabakschwärmer ist daher der nächste logische Schritt, um die Vorgänge noch besser zu verstehen.
"Der verblüffende Gedanke, dass die Erfahrungen einer Raupe noch im Schmetterling fortbestehen, ist schon faszinierend.
Zwei Dinge könnten also eine Rolle dabei spielen, warum Aurorafalter und Tabakschwärmer ihre Eier an die späteren Futterpflanzen der Raupe setzen: Übertragung chemischer Signalstoffe während der Verpuppung und Erinnerung an ein früheres Raupenleben. Denn dass je nach Insekt auch beide Faktoren wirken könnten, schließen die Forscher nicht aus. Und sich an sein früheres Leben zu erinnern, hat eindeutig Vorteile: Was die Mutter groß und stark gemacht hat, kann für das Kind ja nicht verkehrt sein.
Trotzdem kam es schon sehr früh zu solchen Überlegungen. Doug Blackinston von der Georgetown-Universität in Washington erzählt: "Seit über hundert Jahren beschäftigt Wissenschaftler die Frage, ob Erinnerungen die Metamorphose überdauern können."
"Seit über hundert Jahren beschäftigt Wissenschaftler die Frage, ob Erinnerungen die Metamorphose überdauern können"
(Doug Blackinston)
Anfang des zwanzigsten Jahrhunderts beobachtete der amerikanische Wissenschaftler Andrew Hopkins bei manchen Käfern, dass diese bevorzugt Wirte aufsuchten, von denen sie sich als Larve ernährt hatten. Dieses von manchen als präimaginales Lernen bezeichnete Prinzip tritt bei vielen Insektenarten auf, die eine Metamorphose durchlaufen. Doch ob es wirklich auf Lernen beruht, darüber sind sich die Forscher bis jetzt noch nicht einig.(Doug Blackinston)
Auch Tabakschwärmer (Manduca sexta) bevorzugen bei der Blütenwahl und Eiablage Tabakpflanzen – von deren Blättern sie sich einst als Raupen ernährten. Letztendlich legen viele Falter ihre Eier auf die spätere Nahrungspflanze ihres Nachwuchses ab: Der Aurorafalter setzt seine Eier zum Beispiel an die Stängel von Kreuzblütlern wie dem Wiesenschaumkraut oder der Knoblauchsrauke. Erinnert sich der Schmetterling also des leckeren Wiesenschaumkrauts, das er als Raupe verspeist hat und klebt daher seine Eier gezielt an dessen grüne Sprosse? Forscher hatten in einigen Studien gezeigt, dass Insekten ihre Eier an der Wirtspflanze oder im Wirtstier ablegen, weil sie als Puppe chemischen Signalstoffen des ehemaligen Futters ausgesetzt waren. Somit fehlte ein eindeutiger Nachweis, dass die Tiere sich wirklich erinnern konnten.
Dieser gelang nun den Wissenschaftlern um Martha Weiss und Doug Blackinston. Sie konnten zeigen, dass sich der Tabakschwärmer auch nach der Metamorphose an vorher erlerntes Verhalten erinnert. Eine chemische Übertragung schlossen sie über Kontrollversuche aus.
Die Versuche mit den Tieren waren in zwei Teile gegliedert: eine Lernphase und eine Anwendungsphase. In der Lernphase bekamen die Raupen bei dem Geruch von Essigsäureethylester einen leichten elektrischen Schlag. Das nach Klebstoff riechende Lösungsmittel wird zum Beispiel bei der Herstellung von Aromen in Limonaden verwendet und wirkt in höheren Dosen narkotisierend. Nachdem die Tiere gelernt hatten, dass dieser Geruch unangenehme Folgen hat, setzten die Forscher die Raupen in eine Y-förmige Glasapparatur. Der Falternachwuchs konnte dann an der Weggabelung entscheiden, welchen Weg er nehmen wollte. Der eine Y-Arm enthielt saubere Luft, der andere nach Klebstoff riechende Luft.
Hatten die grünen Vielfraße vorher keine unangenehmen Erfahrungen mit dem Ester gemacht, wählten sie ihren Weg rein zufällig. Raupen, die in einem jungen Larvenstadium ihre Lernphase hatten und mehrere Häutungen später in die Y-Apparatur gesetzt wurden, vermieden den Ester-Weg zwar, aber die sich aus diesen Raupen entwickelnden Falter wählten ihren Weg wieder rein zufällig. Während sich die Larven also über mehrere Stadien an das Erlebnis erinnern können, hat der Falter diese Erfahrung wieder verloren. Vermutlich werden bestimmte Hirnbereiche der jungen Raupenstadien in der Puppe aufgelöst, während sich andere Bereiche des Insektenhirns erst im letzen Raupenstadium bilden und erhalten bleiben.
Darauf deuten auch die Versuche mit Raupen, die erst im letzten Stadium vor der Verpuppung ihre unangenehmen Erfahrungen mit dem Geruch machten und dann in der Y-Glasröhre ihren Weg suchen mussten. Diese nahmen wie die anderen Raupen lieber die Abzweigung zur sauberen Luft. Anders war allerdings, dass sich hier auch die Falter für den geruchsneutralen Weg entschieden: Sie konnten sich also trotz ihrer Verwandlung noch an ihr Erlebnis erinnern. Die entsprechenden Nervenverbindungen bleiben demnach vermutlich über die Metamorphose hinaus erhalten.
Bei der Fliege haben Forscher diesen Erhalt bestimmter Hirnstrukturen sowie den Verlust von in der Jugend gebildeten Hirnbereichen schon nachgewiesen. Eine solche direkte Untersuchung der Hirnveränderungen beim Tabakschwärmer ist daher der nächste logische Schritt, um die Vorgänge noch besser zu verstehen.
"Der verblüffende Gedanke, dass die Erfahrungen einer Raupe noch im Schmetterling fortbestehen, ist schon faszinierend.
"Es verändert das allgemeine Verständnis von Metamorphose: Die Larve verwandle sich in eine Suppe, und ihre Einzelteile würden dann zum Schmetterling umgebaut"
(Martha Weiss)
Denn es verändert das allgemeine Verständnis, welches wir von Metamorphose haben: dass die Larve sich in eine Suppe verwandelt und ihre Einzelteile dann zum Schmetterling umgebaut werden", fasst Weiss die Ergebnisse zusammen.(Martha Weiss)
Zwei Dinge könnten also eine Rolle dabei spielen, warum Aurorafalter und Tabakschwärmer ihre Eier an die späteren Futterpflanzen der Raupe setzen: Übertragung chemischer Signalstoffe während der Verpuppung und Erinnerung an ein früheres Raupenleben. Denn dass je nach Insekt auch beide Faktoren wirken könnten, schließen die Forscher nicht aus. Und sich an sein früheres Leben zu erinnern, hat eindeutig Vorteile: Was die Mutter groß und stark gemacht hat, kann für das Kind ja nicht verkehrt sein.
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