Im Gehirnmodell konnten die Forscher definierte Bereiche lokalisieren (Foto: D. Dreyer)

Marburg (pte022/25.03.2008/13:55) - Ein internationales Forscherteam, dem auch Joachim Schachtner von der Philipps-Universität Marburg http://www.uni-marburg.de angehört, hat das erste Käfergenom sequenziert. Im Fachmagazin Nature haben die Wissenschaftler die Gensequenz des Rotbraunen Reismehlkäfers (Tribolium castaneum) veröffentlicht. Der Käfer unterscheidet sich von allen bisher untersuchten Insekten durch Gene, die in ähnlicher Form auch beim Menschen vorkommen. Die nur drei Millimeter großen Tiere leben als Getreideschädlinge in Mehl. Seit einigen Jahren haben sich diese Käfer als neues Modell in der Entwicklungsbiologie etabliert.

Mit derzeit rund 350.000 beschriebenen Arten bilden Käfer die größte Gruppe des Tierreichs. Bisher haben Wissenschaftler erst ein Insekt sequenziert - die Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Für die Arbeit erhielt die Biologin Christiane Nüsslein-Volhard 1995 den Nobelpreis. Die nunmehrige Sequenzierung soll Licht hinter die Frage bringen, ob sich die Ergebnisse auch auf andere Insekten übertragen lassen. Um das heraus zu finden, arbeiten Entwicklungsbiologen seit mehreren Jahren vermehrt auch mit anderen Modellsystemen. Unter diesen gewinnt der Reismehlkäfer zunehmend an Bedeutung. Der Käfer repräsentiert einen vergleichsweise ursprünglichen Insektentypus, so dass er vermutlich mehr Eigenschaften mit anderen Arten teilt als die Fruchtfliege. Die Forscher wissen, dass die Fruchtfliege an sehr spezielle Lebensbedingungen angepasst ist und daher eine Reihe von Sondermerkmalen aufweist.

Bei der Sequenzierung des Schädlings stießen die Wissenschaftler tatsächlich auf eine Reihe von Genen, die man in ähnlicher Form von weit entfernten Verwandten - wie etwa Wirbeltieren - kennt, die bei der Fruchtfliege allerdings verloren gegangen sind. Nach Angaben der Forscher weist der Reismehlkäfer wiederum einige Besonderheiten auf, die andere Insekten wiederum nicht haben. Ein Beispiel dafür sind zum Beispiel Gene für Vasopressin-artige Verbindungen. Vasopressin ist bei Säugetieren und beim Menschen das wichtigste Neurohormon, das die Rückgewinnung von Wasser in der Niere anregt. Schachtner und sein Team beschäftigen sich mit dem Gehirn von Insekten sowie mit Molekülen, die auf das Nervensystem einwirken und dessen Funktion modulieren. Das Vorliegen dieser Vasopressin-ähnlichen Verbindungen könnte darauf zurückzuführen sein, dass der Käfer in sehr trockenen Habitaten überleben muss, mutmaßt Schachtner. Eigentümliche Anpassungen wie diese könnten künftig einen Ansatzpunkt darstellen, um den Schädling gezielt zu bekämpfen.

"Wir haben im Forschungszusammenhang ein standardisiertes Gehirn des Käfers geschaffen", meint David Dreyer, der dem Forscherteam von Schachtner angehört, allerdings nicht an der Genomstudie mitgearbeitet hat. Bei diesem "Referenzgehirn" werden systematisch Gene ausgeschaltet. "Wir sehen uns dann an, was im konkreten Fall passiert", erklärt Dreyer im pressetext-Interview. Dazu gehöre auch ein Verhaltenstest. "In gewisser Hinsicht ist Tribolium nämlich den Wirbeltieren ähnlicher als etwa der Modellorganismus Drosophila", so der Biologe. Das Signalübertragung im Gehirn von Insekten funktioniert ähnlich wie die bei den Wirbeltieren. "Natürlich gibt es keine 100 Prozent-Übereinstimmung mit Säugetieren oder gar dem Menschen, allerdings doch deutliche Hinweise auf gewissen Ähnlichkeiten." Die Wissenschaftler wollen nun herausfinden, was geschieht, wenn verschiedene Neuromediatoren ausgeschaltet werden.

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