Am 12. August 1886 pflückte der Schweizer Wissenschaftler Auguste Forel die Antennen methodisch aus den Köpfen von Dutzenden von Ameisen verschiedener Arten. Während eine solche Handlung von einem kleinen Jungen mehr erwartet wird als von einem Wissenschaftler, würde sie zu einer erstaunlichen Einsicht darüber führen, wie Ameisen kommunizieren.
Als Forel alle seine Ameisen zusammen in eine Schachtel legte - eine Handlung, die bei intakten Lebewesen zu offensichtlichen Angriffen anregte -, lebten die antennenlosen Kreaturen harmonisch zusammen. "Nach und nach drängten sich meine verschiedenen Ameisen glücklich zusammen", schrieb Forel in The Senses of Insects . Dieser kleine Fleck Ameisenparadies hatte ein Konzept demonstriert, das für das Verständnis der Ameisenkommunikation von Wissenschaftlern bis heute von zentraler Bedeutung ist: Ameisen verwenden ihre Antennen, um Freunde von Feinden zu trennen.
Doch über ein Jahrhundert später bleiben die Details dieser stillen Kommunikation weitgehend rätselhaft. Aber eine Studie, die heute in den Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht wurde, könnte Forschern helfen, die Komplexität der Ameisensprache zu untersuchen. Sie legt nahe, dass Ameisen, wie Hunde, die an den Hinterteilen der anderen schnüffeln, auf den Antennen von Ausländern nach Hause kommen, um wichtige chemische Hinweise zu finden.
Viele Jahre nach Forels Experiment stellten die Wissenschaftler fest, dass die antennenlosen Ameisen keine Gruppe von Verbindungen mehr wahrnahmen, die als kutikuläre Kohlenwasserstoffe oder CKW bezeichnet werden. Diese fettige oder wachsartige Substanz bedeckt den gesamten Körper der meisten Insekten, um ein Austrocknen zu verhindern, ähnlich wie das Wachs auf den Blättern vieler Pflanzen.
CKW sind eine sehr vielfältige Gruppe von Verbindungen. Und eine Ameise wird nicht nur von einem CHC, sondern von vielen abgedeckt. Die Kombination von CHCs kann sich zwischen Ameisenkolonien oder sogar innerhalb eines einzelnen Nestes unterscheiden. Andere Kreaturen haben sogar gelernt, diese Düfte zu imitieren, um Zugang zu einer Ameisenfestung zu erhalten.
Bisher hatten Wissenschaftler angenommen, dass die CHC-Beschichtung für jede einzelne Ameise über das gesamte Insekt gleichmäßig war. Dies ist jedoch nicht unbedingt der Fall, sagt Qike Wang, Doktorand an der Universität von Melbourne und Hauptautor der neuen Studie.
Bei vielen Tieren erreichen Körperteile durch Ausscheidungen verschiedener Drüsen sowie durch Umwelteinflüsse ganz unterschiedliche und manchmal starke Gerüche. Wang bemerkt: „Ihre Achselhöhle riecht anders als Ihr Fuß, oder?“ Doch bisher hatte noch niemand diese Idee für Ameisen in Frage gestellt.
Deshalb analysierten Wang und seine Kollegen das Profil von CHCs auf Antennen, Kopf, Beinen und Bauch von Ameisen der Arbeiter- und Reproduktionsgattungen von Iridomyrmex purpureus- Fleischameisen aus Australien. Sie fanden heraus, dass sich die Gerüche zwischen den Körperteilen einer einzelnen Ameise stärker unterscheiden können als zwischen verschiedenen Kolonien.
I. purpureus neigen zu ihren Zikaden, die eine sirupartige Lösung absondern, die eine fertige Nahrungsquelle für die Ameisen sein kann. (Qike Wang) Angesichts der großen Geruchsunterschiede fragte sich das Team, wie Ameisen die verschiedenen Hinweise verwenden könnten, um Nestkameraden zu identifizieren. Also beobachteten sie, wie Paare von Arbeiterameisen miteinander interagierten, wenn sie Nestkameraden und Nicht-Nestkameraden vorstellten. Die Ameisen zeigten mehr Interesse daran, mit ihren empfindlichen Antennen die Antennen ihres Gegners zu untersuchen, als mit dem Rücken oder den Beinen der anderen Ameise - und ließen die Forscher die unbekannte Bedeutung des Organs erahnen.
Die Forscher wiederholten daraufhin eine Version von Forels Experiment, entfernten jedoch nur die Antennen einiger Ameisen. Sie präsentierten diese Ameisen zuerst mit Nestkameraden und dann mit Nicht-Nestkameraden. Selbst wenn ihre Antennen intakt waren, zeigten die vermuteten Gegner keine Aggression gegen die antennenlosen Kreaturen.
Aber es war schwierig, die anderen Auswirkungen der Antennenamputation auf die Kreaturen zu kennen. Also testeten Wang und seine Kollegen die Ameisen erneut, aber dieses Mal entfernten sie nur die wachsartige CHC-Beschichtung von den Antennen.
Um diese knifflige Aufgabe zu lösen, betäubten die Forscher die Ameisen, indem sie sie kurz in einen Gefrierschrank stellten. Dann tauchten sie die Antennen der Ameise vorsichtig in ein organisches Lösungsmittel, mit dem die wachsartige Beschichtung entfernt wurde.
Als die Ameisen aufwachten, präsentierte das Team sie Nestkameraden und Nicht-Nestkameraden, um ihre Reaktion zu beobachten. Die Insekten zeigten wenige Anzeichen von Aggression gegenüber der gereinigten Ameise, die häufig eine Aggression gegenüber den noch mit CKW beladenen Insekten zeigten.
Das Team wiederholte das Experiment immer wieder. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass Ameisen ihre Hinweise zur Identifizierung von Nestkameraden nur anhand der CHCs auf den Antennen aufnehmen - ein Hinweis darauf, dass die Ameisenkommunikation viel komplexer ist, als die Forscher es vielleicht vermisst haben.
"Für so eine lange Zeit hielten wir es für selbstverständlich, dass Antennen nur Sinnesorgane sind und nicht an andere Funktionen gedacht haben", sagt Wang. Es scheint jedoch, dass die Antennen sowohl Informationen übermitteln als auch empfangen.
"Es gibt einen Trend zu verstehen, dass die Geruchsprofile von Individuen in einer Kolonie viel vielfältiger sind, als wir uns vorgestellt haben", sagt Deborah Gordon, eine Biologin an der Stanford University, die nicht an dieser Forschung beteiligt war. "Diese [Studie] geht noch einen Schritt weiter, indem sie zeigt, dass Gerüche auch innerhalb eines Individuums unterschiedlich sind."
Also, woher kommen diese Geruchsmerkmale?
Zu diesem Zeitpunkt ist es schwer zu sagen. Früher dachten Wissenschaftler, Ameisen verbreiten CHCs, während sie sich oder andere pflegen, oder sie riechen vielleicht, wenn sie in den geschäftigen Kolonien aufeinander stoßen. Jüngste Studien deuten jedoch darauf hin, dass viele andere Faktoren diese chemischen Hinweise ebenfalls ändern können, sagt Gordon. Bei Mähdrescherameisen arbeiten die Häcksler lange Stunden in der Sonne, wodurch sich ihre CKW-Beschichtung verändern kann und sie im Vergleich zu ihren Nestgenossen einen deutlichen Geruch bekommen.
"Es ist eine wirklich interessante Entdeckung und wirft viele Fragen auf", sagt Gordon. "Also, woher kommt die Variation? Wie verändert sie sich im Laufe der Zeit?"
Wang und seine Kollegen haben sich nun diesen Fragen zugewandt, um zu prüfen, woher die verschiedenen Hinweise stammen und welche Informationen Ameisen aus den Düften gewinnen.
Auch nach mehr als einem Jahrhundert wissenschaftlicher Erforschung bleibt Wang zuversichtlich, dass die Wissenschaftler irgendwann die Ameisenkommunikation knacken werden. „Auch in diesen so gut erforschten und bekannten Gebieten kann uns die Natur überraschen“, sagt er.
