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Fruchtfliegen

Insekten erkennen Tageszeit Die innere Uhr der Fruchtfliegen

Würzburger Chronobiologen erforschen das Zeitgefühl der Fliegen. Drosophila melanogaster, die die meisten besser als Fruchtfliegen kennen, haben eine innere Uhr, wie die Würzburger jetzt feststellten. Dank dieser inneren Uhr wissen die Tiere, welche Tageszeit es gerade ist.

Jeder, der gern Obst ist, kennt das. Vor allem im Sommer. Auf reifen Früchten im Obstkorb oder im Biomüll tummeln sich schnell hellbraun bis durchsichtige Flügeltiere, die kaum größer sind als ein Leinsamenkorn: Fruchtfliegen. Ihre Leibspeise ist Zucker, in faulendes Obst legen sie ihre Eier, damit der Nachwuchs beim Schlüpfen bestens versorgt ist.

Intelligenz der Fliegen

Den meisten Menschen dürften diese winzigen Fliegen einfach egal sein, andere ekeln sich vielleicht vor ihnen. Professor Martin Heisenberg kennt hingegen noch ganz andere Seiten an den kleinen Tieren. Heisenberg ist Neurobiologe am Rudolf-Virchow-Zentrum in Würzburg. Seit 40 Jahren erforscht er die unscheinbaren Fliegen, im wissenschaftlichen Fachjargon drosophila melanogaster genannt.

Fruchtfliege

In den 1960er-Jahren begannen die Fliegenforscher, sich die Gene der Tiere genauer anzusehen und ihre Funktion mit der des Gehirns und dem Verhalten der Tiere in Verbindung zu bringen

In der Vergrößerung fallen besonders die großen roten Facettenaugen auf, die der Fliege auf den ersten Blick etwas Unheimliches verleihen. Wenn Heisenberg über die Tiere spricht, benutzt er Wörter wie "Wille", "Geschick", ja sogar "Intelligenz", die er den Fliegen teilweise attestiert.

In den 1960er-Jahren begannen die Fliegenforscher, sich die Gene der Tiere genauer anzusehen und ihre Funktion mit der des Gehirns und dem Verhalten der Tiere in Verbindung zu bringen. Bei größeren Tieren können Gehirnvorgänge zum Beispiel mittels Elektroden gemessen werden werden. Da die Fliegen aber so klein sind – und erst recht ihre Gehirne – behalfen sich die Forscher stattdessen mit fluoreszierendem Farbstoff, den sie in bestimmte Zellen füllten. Bei Erregung änderte dieser seine Fluoreszenzeigenschaften.

Kirschessigfliegen

Um den Lernmechanismus der Fliegen zu untersuchen arbeiteten Heisenberg und seine Kollegen in einem Experiment mit hungrigen Versuchstieren

Fütterzeiten lernen

In ihrem jüngsten Versuch beobachtete die Gruppe um Heisenberg aber lediglich das Verhalten der Tiere. Um den Lernmechanismus der Fliegen zu untersuchen arbeiteten Heisenberg und seine Kollegen in einem Experiment mit hungrigen Versuchstieren. Sie gaben Ihnen Futter und mischten diesem den Geruch von einem weiteren Futter hinzu, allerdings ausschließlich den Geruch davon.

Nachmittags wurden dieselben Fliegen – immer etwa hunderte auf einmal – nochmals gefüttert, diesmal in Gegenwart eines anderen Geruchs. Das Ganze wiederholten die Forscher am nächsten Tag. Am dritten Tag präsentierten sie jeweils einem Teil der Fliegen morgens und nachmittags zwei verschiedene Gerüche.

Darunter waren auch die Gerüche, die die Fliegen in den Tagen davor mit dem Futter in Verbindung bringen konnten. Und tatsächlich: Am Morgen bevorzugten die Tiere den Geruch, den sie zuvor in Verbindung mit Futter morgens präsentiert bekommen hatten und am Nachmittag den Geruch, den sie nachmittags in Verbindung mit Futter präsentiert bekommen hatten.

Innere Uhr der Fliegen

Heisenberg und seine Kollegen sprechen auch von der "inneren Uhr" der Fliegen, die sie verschiedene Tageszeiten voneinander unterscheiden lassen kann – selbst dann, wenn die Fliegen rund um die Uhr in Dunkelheit leben. Nur wenn die Fliegen 24 Stunden lang in Tageslicht gehalten werden, funktioniert die innere Uhr nicht. Und das ist ja sogar für Menschen nachvollziehbar. Auch müssen mindestens vier Stunden zwischen den Fütterungszeiten liegen, damit der Effekt auftaucht.

Biologisch sinnvoll ist die innere Uhr für Insekten aus dem Grund, da sie das Auffinden von Futterquellen erleichtert. Bienen können sich beispielsweise Orte merken, an denen nur zu bestimmten Tageszeiten geöffnete Blüten zu finden sind. Ob das Geruchslernen bei den Fliegen auch an Orte gekoppelt werden kann und wie gut die zeitliche Auflösung ist – das wollen die Würzburger Forscher jetzt noch genauer herausfinden.

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