Die mit Sensoren gespickten Schmetterlingsflügel könnten jeden Flugzeugkonstrukteur neidisch machen. Mit ihren zahlreichen Tasthaaren – den Sensillen – registrieren die Insektenflügel Luftströmungen, Vibrationen und Verformungen, was dem Insekt bei der Flugkontrolle hilft. Aber damit nicht genug: Der nachtaktive Tabakschwärmer (Manduca sexta) kann mit seinen Schwingen sogar riechen, wie ein Team vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena jetzt beweisen konnte.

Als nachtaktive Falter orientieren sich Tabakschwärmer stark an Gerüchen. Sie mögen die schwer duftenden Blüten des heiligen Stechapfels (Datura wrightii), verschmähen aber auch nicht das leichtere Parfüm der verschiedenen Tabakarten. Die Weibchen suchen solche Nachtschattengewächse zudem zur Eiablage auf, weil ihre Raupen sich dort nach dem Schlüpfen gleich satt fressen können.

»Die meisten Studien zu den sensorischen Haaren auf den Flügeln von Schmetterlingen und Motten konzentrieren sich auf den Tastsinn«, sagt Sonja Bisch-Knaden, die die Projektgruppe für Neuroethologie von Schmetterlingen am MPI leitet. Frühere Arbeiten hatten aber gezeigt, dass in den Flügeln von Tabakschwärmern Gene für Proteine aktiv sind, die man bereits als Duftrezeptoren kennt.

Goldstaub bringt Geruchshaare ans Licht

Auf der Suche nach den zugehörigen Geruchsorganen besprühte Ahmed Ismaieel, Erstautor der Publikation, die Flügelränder mit Goldnebel und untersuchte sie mit dem Rasterelektronenmikroskop. Gleich ins Auge fielen schlanke, porenlose Haare von etwa 120 Mikrometern Länge, vermutlich die »tastenden« Sensillen. Dazwischen jedoch entdeckte der Forscher kürzere, etwa 80 Mikrometer lange, poröse Haare, die verdächtig nach Geruchssensoren aussahen.

Das Team isolierte aus den Flügeln daraufhin Boten-RNAs – Genabschriebe, welche die Bauanleitung für Proteine liefern. Dabei fanden sie am Flügelrand 15 Proteine, die als Geschmacks- oder Geruchsrezeptoren infrage kommen – genau dort, wo die mutmaßlich geruchsempfindlichen Haare saßen.

Aber auf welche Düfte genau reagieren die Flügel damit? Um das herauszufinden, registrierte Ismaieel die elektrische Antwort eines abgetrennten Hinterflügels auf kurze Stöße diverser Gerüche. Überraschenderweise reagierte der Flügel nur auf zwei eher »faulige« Gerüche: Pyrrolidin und Piperidin. Beide sind Amine, die in den Blättern von Nachtschattengewächsen vorkommen.

Mithilfe von KI modellierte Ismaieel die Form von zehn potenziellen Geruchsrezeptoren: Zwei Kandidaten besitzen demnach Bindungstaschen, in welche die stinkenden Moleküle exakt hineinpassen würden. Ein Geruchssinn für diese Substanzen könnte dem Tabakschwärmerweibchen bei der Suche nach einem geeigneten Ort zur Eiablage helfen. Die Geruchsorgane an den Flügeln ergänzen jene an den Antennen, am Saugrüssel, an den Beinen und am Eiablageapparat. Damit gehören die Nachtfalter wohl zu den erstaunlichsten »Nasentieren«, die die Natur hervorgebracht hat.