Wie einige Käfer Wasser mit ihrem Hintern "trinken"

Einige Käfer "trinken" mit ihren Hinterteilen und Wissenschaftler beginnen zu verstehen, wie das funktioniert.

Rote Mehlmotten, eine wichtige landwirtschaftliche Schädlinge, öffnen ihr Anus, um Wasserdampf aus der Luft in den unteren Darm fließen zu lassen und auf jeglichem Kot zu kondensieren. Die Insekten ziehen Wasser aus dem Kotmaterial mithilfe von speziellen Zellen entlang ihres unteren Verdauungssystems, berichten Forscher am 21. März in Proceedings of the National Academy of Sciences.

Dieser "erstaunliche Mechanismus" könnte eines Tages ausgenutzt werden, um spezielle Käfer-Pestizide zu entwickeln, die Ernten schützen und gleichzeitig Bienen und andere Insekten schützen könnten, sagt Kenneth Halberg, ein vergleichender Endokrinologe und Physiologe an der Universität Kopenhagen.

Schädlinge befallen jedes Jahr bis zu 20 Prozent der globalen Nahrungsmittelversorgung und zerstören somit Lebensmittel und verursachen Landwirten Kosten, schätzt die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen. Käfer sind besonders schädlich. Diese Insekten können in ariden Umgebungen gedeihen, auch in Versorgungen von Weizen und anderen knochentrockenen Nutzpflanzen. Eine Möglichkeit, wie sich trockenadaptierte Käfer überleben, ist die Wiederverwendung von Wasser aus ihrem Kot mithilfe des Rektalkomplexes, eines Organs nahe dem Ende ihres Verdauungssystems. Aber Forscher wussten nicht, wie die Insekten diese Leistung vollbrachten.

Halberg und Kollegen fanden heraus, dass im Rektalkomplex von roten Mehlmotten (Tribolium castaneum) das Gen Nha1 in Zellen, die die Auskleidung des Rektalkomplexes markieren, aktiver ist als anderswo im Körper. Wissenschaftler hatten zuvor vorgeschlagen, dass Bläschenzellen des Rektalkomplexes damit beschäftigt waren, Wasser aus dem Material aus dem Organ zu saugen.

"Das Paradox ist, dass sie nicht wie Transportzellen aussehen", sagt Michael O’Donnell, Insektenphysiologe an der McMaster University in Hamilton, Kanada, der nicht an der Forschung beteiligt war.

Die neue Studie könnte dieses Paradox lösen. Nha1 produziert ein Protein, das geladene Kaliumpartikel über die Membranen der Zellen pumpt, fand Halbergs Team heraus. Das könnte zu einem Aufbau von Ionen außerhalb des Rektalkomplexes führen, vermuten die Forscher.

Mithilfe von Osmose bewegt sich Wasser in Richtung von hohen Ionenkonzentrationen. Daher könnte der Kaliumpool Käfern ermöglichen, Wasser durch die Wand des Rektalkomplexes und in den Rest des Körpers zu bewegen.

Experimente bestätigten, dass die Insekten ihren Anus bei hoher Luftfeuchtigkeit öffneten, damit Wasserdampf in den Rektalkomplex fließen konnte. Darüber hinaus überlebten Käfer mit deaktiviertem Nha1 nicht so gut in trockenen Bedingungen wie normale Käfer.

Es ist unklar, ob andere Käfer einen ähnlichen Mechanismus nutzen, sagt Halberg. Aber die Entdeckung betont, wie "die Natur ihre eigene Art hat, einige ziemlich interessante Lösungen für einige sehr interessante Probleme zu entwickeln."

Unsere Mission besteht darin, der Öffentlichkeit genaue und faszinierende Nachrichten aus der Wissenschaft bereitzustellen. Diese Aufgabe war noch nie so wichtig wie heute.

Als gemeinnützige Nachrichtenorganisation können wir es ohne Sie nicht schaffen.

Ihre Unterstützung ermöglicht es uns, unsere Inhalte frei und zugänglich für die nächste Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren zu halten. Investieren Sie noch heute in hochwertigen Wissenschaftsjournalismus, indem Sie spenden.