Ölkäferlarven duften wie Blüten, um Bienen zu manipulieren

Die parasitären Larven des Schwarzblauen Ölkäfers verströmen Blütenduft, um Wildbienen anzulocken, und gelangen so als blinde Passagiere in deren Nester.

Ein Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie und der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat erstmals nachgewiesen, dass Insekten in der Lage sind, Blütendüfte nachzuahmen, um Bestäuber zu manipulieren. Die parasitischen Larven des Schwarzblauen Ölkäfers (Meloe proscarabaeus) locken durch flüchtige Verbindungen, die dem Duftbouquet von Blumen stark ähneln, Wildbienen an. Die Forschenden analysierten den Duft der Larven und stellten fest, dass er aus einer komplexen Mischung von Monoterpenoiden besteht, Duftstoffen, die von sehr vielen Blüten verströmt werden. Verhaltensexperimente zeigten: Bienen reagieren auf den Larvenduft, auch wenn keine Larven sichtbar sind. Die Forschenden konnten zudem nachweisen, dass die Käferlarven die Duftstoffe nicht aus der Umwelt aufnehmen, sondern selbst synthetisieren. Durch genetische Analysen identifizierten sie zwei Cytochrom-P450-Enzyme, die an der Bildung der blütenähnlichen Verbindungen beteiligt sind. Dies ist das erste dokumentierte Beispiel dafür, dass ein Tier Blütenduftstoffe nachahmt, um eine ökologische Interaktion zu manipulieren.

Auf den Punkt gebracht:

• Neue Form der chemischen Mimikry: Forschende zeigen erstmals, dass Insekten Blütendüfte nachahmen können, um Bestäuber gezielt zu täuschen und anzulocken.
• Käferlarven mit Blütenduft: Die Larven produzieren die Monoterpenoide selbst und nehmen sie nicht aus der Umwelt auf.
• Enzyme im Zentrum der Täuschung: Zwei Cytochrom-P450-Enzyme sind entscheidend für die Biosynthese der blütenähnlichen Duftstoffe.
• Parasitäre Strategie: Die angelockten Bienen tragen die Larven in ihre Nester, wo diese die Bieneneier und Nahrungsreserven für den Bienennachwuchs für die eigene Entwicklung ausnutzen.

Überleben durch Täuschung

Der Lebenszyklus des Schwarzblauen Ölkäfers ist äußerst spektakulär. Seine winzigen Larven müssen in das Nest von solitären Bienenarten gelangen, um zu überleben. Nur dort können sie sich vom Ei der Biene und den Nahrungsvorräten, die eigentlich für den Bienennachwuchs bestimmt sind, ernähren und weiterentwickeln. Da die Überlebensrate der einzelnen Larven extrem gering ist, legt ein Ölkäfer-Weibchen mehrere Tausend Eier, um die Art zu sichern. Um in ein Bienennest zu gelangen, setzt der Käfernachwuchs auf Täuschung: Als Ansammlung an einem Halm könnte man die orangefarbenen Larven für eine Grasblüte halten. Wie Forschende am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie jetzt herausfanden, ist bei der Strategie, per Bienentaxi das Bienennest zu erreichen, auch chemische Mimikry im Spiel.

Von der Hypothese zum chemischen Detektivspiel

Für das Forschungsprojekt am Schwarzblauen Ölkäfer wurde das Team um Ryan Alam und Tobias Köllner aus der Abteilung Naturstoffbiosynthese durch frühere Forschungsarbeiten inspiriert, die zeigten, dass eine verwandte Ölkäferart derselben Gattung aus Nordamerika, Meloe franciscanus, eine bestimmte Wirtsbienenart anlockt, indem sie die Sexuallockstoffe der Biene nachahmt. „Wir fragten uns, ob der europäische Verwandte, der Schwarzblaue Ölkäfer, dessen Larven sich auf Pflanzen ansammeln und offenbar ein breites Spektrum an Wildbienenarten als Wirte nutzt, eine ähnliche Strategie oder eine völlig andere Form der chemischen Täuschung anwendet“, sagt Studienleiter Tobias Köllner.

Um das Rätsel zu lösen, sammelten die Forschenden zu Beginn des Frühlings Ölkäfer in der Umgebung von Jena und ermöglichten ihnen die Paarung und Eiablage. Nach etwa drei Wochen schlüpften die Larven, und das Team konnte die von ihnen abgegebenen flüchtigen Verbindungen analysieren. Chemische Untersuchungen ergaben, dass die Ölkäferlarven 17 verschiedene Monoterpenoide freisetzen. Dabei handelt es sich um bekannte Blütenaromen, die beispielsweise von Pflaumen- und Kirschblüten verströmt werden. Diese blühen zur selben Zeit, in der die kleinen Ölkäferlarven auf den Bienentransport warten. Verhaltensexperimente im Olfaktometer bestätigten, dass Bienen den Larvenduft gegenüber Kontrollen bevorzugen – selbst wenn die Larven nicht sichtbar waren. Dies beweist, dass die Anlockung primär chemisch erfolgt. Bei Freilandexperimenten, für die das Forschungsteam die isolierten Monoterpenoide auf Wattestäbchen tropfte, um ihre Wirkung auf freilebende Bienen zu testen, konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beobachten, dass Sandbienen der Gattung Andrena den Kopf des Wattestäbchens häufig anflogen. Diese Beobachtung bestätigt noch einmal, dass die flüchtigen Monoterpene ausreichen, um die potenziellen Wirte der Larven anzulocken.

Ölkäferlarven produzieren den Blütenduft selbst

Das Team fragte sich nun, wie die Larven an die blütenduftähnlichen Substanzen gelangten, die ihnen die Reise ins Bienennest ermöglichen sollen: Was dies das Ergebnis einer Aufnahme von Pflanzenstoffen aus der Nahrung oder das Ergebnis einer Übertragung durch die Käfermutter bei der Eiablage? Oder bildeten die Larven die Substanzen selbst? Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten weder in den Eiern noch in den Käfern blütenähnliche Monoterpenoide nachweisen. Dem Team gelang es schließlich mittels genetischer Analysen zu zeigen, dass zwei bestimmte Cytochrom-P450-Enzyme in den Larven, CYP347BT1 und CYP345BZ1, die biosynthetischen Vorstufen für die Bildung der blütenähnlichen Substanzen herstellen. Die Larven produzieren die Duftstoffe also de novo und die identifizierten Enzyme sind somit der Schlüssel zur chemischen Täuschung.

Ein neues Paradigma der Mimikry

 „Diese Entdeckung beschreibt eine bislang unbekannte Form der Mimikry und erweitert unser Verständnis davon, wie Parasiten chemische Signale nutzen, um andere Lebewesen zu manipulieren“, sagt Erstautor Ryan Alam. Die Studie zeigt erstmals, dass ein Tier chemische Signale selbst herstellt und nutzt, um eine Pflanzenidentität zu imitieren.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuten, dass die Larven des Schwarzblauen Ölkäfers die chemische Anziehungskraft von Blüten ausnutzen, um verschiedene Bienenarten parasitieren zu können. Indem sie eine Ressource imitieren, von der viele verschiedene Wildbienenarten angezogen werden, können die Larven ein breiteres Spektrum potenzieller Wirte erreichen“, sagt Ryan Alam.

Diese Entdeckung veranschaulicht die Komplexität der Beziehungen zwischen Lebewesen: Tiere, die Pflanzensignale nachahmen, um andere Tiere zu täuschen, beeinflussen nicht nur Nahrungsnetze, sondern offenbaren auch die komplexen Kommunikationsstrukturen in natürlichen Ökosystemen.

„Unser nächstes Ziel ist es, den gesamten Biosyntheseweg der Duftstoffe zu entschlüsseln“, sagt Sarah O’Connor, Leiterin der Abteilung Naturstoffbiosynthese. „Dazu wollen wir auch verwandte Käferarten untersuchen, um zu verstehen, wie weit diese Strategie verbreitet ist und wie sie sich im Laufe der Evolution entwickelt hat“.