Ameisen sind dafür bekannt, dass sie das 50-fache ihres eigenen Körpergewichts heben können, aber neue Forschungsergebnisse zeigen, dass ihr Geruchssinn möglicherweise noch gewaltiger ist als ihre Stärke. Wie die meisten Insekten „sehen Ameisen die Welt durch die Nase“, sagt Laurence Zwiebel, Professor für Biowissenschaften und Pharmakologie an der Vanderbilt University. Im Gegensatz zu anderen Insekten, die nur etwa 70 Geruchsrezeptoren haben, navigieren und interagieren Ameisen mit über 400 Rezeptoren. Jetzt kreieren Zwiebel und seine Kollegen einen Rosetta-Stein der Insektensprache, den sie gemeinsam nutzen möchten, um neue, hochwirksame Insektenschutzmittel zu verfeinern.
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In einer neuen Studie, die in Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, beschreiben Zwiebel und sein Team, wie Ameisen mit Duft ihr komplexes soziales Verhalten organisieren. In einer anderen Studie in der Presse von Cell zeigen sie, wie kritisch die Geruchsbelästigung ist, indem sie ihren Geruchssinn abbauen und sehen, wie Chaos entsteht. Wenn eine Ameise eine gute Nahrungsquelle findet, markieren sie den Weg mit Pheromonen, damit andere Ameisen in ihrer Kolonie sich besser fortbewegen und effektiver suchen können. Sie hüllen sich auch in stinkende Chemikalien, die Arbeiter von Krankenschwestern unterscheiden und es Ameisen ermöglichen, konkurrierende Kolonien zu erkennen. Nehmen Sie ihre Fähigkeit, diese chemischen Gerüche zu spüren und die Dinge fallen auseinander. "Sie verlieren ihre Fähigkeit, miteinander zu interagieren, wandern davon und beginnen sich schlecht zu benehmen", sagt er.
Zwiebel hat herausgefunden, welche Chemikalien mit bestimmten Geruchsrezeptoren interagieren und wie sie das Verhalten von Ameisen beeinflussen, und so neue Insektenschutzmittel verfeinert, die "Bleiben Sie fern!" Schreien, weitaus lauter als alle Insektensprays, die derzeit auf dem Markt sind. Da sie gegen eine Reihe von Schädlingen wirksam sind, können diese Repellentien nicht nur Picknicks retten: Sie könnten auch Menschen auf der ganzen Welt vor Malaria und anderen durch Insekten übertragenen Krankheiten schützen.
Beliebte Repellentien wie DEET verwirren Fehler, indem sie Rezeptoren blockieren und es schwieriger machen, Menschen zu finden. Diese Sprays sind nicht kinderleicht, da Ameisen eine Reihe von sensorischen Systemen haben, mit denen sich Insektensprays nicht verklemmen können. „Ameisen haben einen Plan A, einen Plan B und einen Plan C“, sagt Zwiebel. "Sie sind vielleicht nicht so effizient bei DEET, aber sie werden trotzdem in der Lage sein, Sie zu erreichen."
Produkte, die DEET enthalten, sind nicht nur nicht vollständig wirksam, sondern können auch beim Menschen eine Reihe von Nebenwirkungen hervorrufen, die von Hautausschlägen, Schwindel und Kopfschmerzen herrühren. In Studien an Ratten gibt es sogar Hinweise auf stärkere neurologische Schäden. Trotz der Nebenwirkungen ist DEET immer noch eine der besten Abwehrmechanismen nicht nur gegen Ameisen, sondern auch gegen Mücken, die tödliche Krankheiten wie Dengue-Fieber, Malaria und Schlafkrankheit übertragen.
Zwiebel und sein Team arbeiten an einer Klasse von Verbindungen, die sie als Excito-Repellentien entdeckt haben. Diese wirken, indem sie das Riechsystem der Insekten in den Schnellgang versetzen. Er sagt, dass die Excito-Repellentien, an deren Entwicklung er mitgewirkt hat - von denen viele von seinem Team zum Patent angemeldet wurden - gegen alle gängigen Schädlingsinsekten wirken, von Motten über Mücken bis hin zu Ameisen. "Es ist, als würde man mit jemandem in einen Aufzug steigen, der zu viel Parfüm aufgelegt hat", sagt er. "Du würdest weg wollen."
Sie sind dabei, dieses leistungsstarke Repellent zu vergrößern, um ein Produkt zu entwickeln, das sicher und wirtschaftlich ist und das sowohl gegen Mücken mit Malaria in Afrika oder gegen Zika-Viren in Südamerika als auch gegen landwirtschaftliche Schädlinge sowie gegen die Beeinträchtigung wirkt Insekten, die unser Picknick stören. Die Hoffnung ist, dass diese Excito-Repellentien DEET ersetzen und dazu verwendet werden können, Flugverbotszonen zu schaffen, die Mücken fernhalten. Die Repellentien könnten auch in Laken und Bettzeug eingearbeitet werden, die Wanzen in Hotels abwehren, in Farbe, um gelbe Jacken vom Nisten abzuhalten, oder in Käfer, die in Getreidesilos eindringen.
Ihre jüngsten Forschungen zeigen, wie und warum die Repellentien hochwirksam gegen Insekten sind, aber jetzt müssen sie nachweisen, dass es keine schädlichen Nebenwirkungen für den Menschen gibt. "Wir glauben, wir sind jetzt an der letzten Hürde", sagt er. Egal wie gut ein Insektenschutzmittel ist, wenn es Menschen möglicherweise schadet, ist es vom Tisch. Das Problem ist, die Millionen von Dollar aufzubringen, die nötig sind, um Toxizitätstests durchzuführen.
„Es ist genau wie bei einer Arzneimittelstudie“, sagt Zwiebel. Mit 150 Millionen US-Dollar sind die Kosten jedoch wesentlich günstiger als beim Testen eines neuen Arzneimittels.
Zwiebel und sein Team werden bereits im Rahmen des Programms „Große Herausforderungen im globalen Gesundheitswesen“ finanziert. Sie haben Geld von der Gates Foundation beantragt, um für die Toxizitätsstudien zu zahlen, mit denen festgestellt werden soll, ob sie für den Menschen unbedenklich sind. "Wir sind noch nicht ganz am Anfang des Endes", sagt er. "Wir sind am Ende des Anfangs ... in einem kritischen Moment, in dem die [Geldgeber] entscheiden, ob sie uns einen weiteren Haufen Geld geben wollen oder nicht."
Diese neuartigen Repellentien haben das Potenzial, Leben auf der ganzen Welt zu retten, aber glaubt er, dass das Repellent Toxizitätsprüfungen bestehen wird? „Ich würde gerne glauben, dass es nicht toxisch ist, aber als Wissenschaftler glaube ich, dass der beste Weg, diese Fragen zu beantworten, darin besteht, das Experiment durchzuführen. Wir sind bereit, es an Produktsicherheitslabors zu senden, aber wir müssen jemanden zum Bezahlen bringen, um es zu erledigen.
„Wenn wir diese Dinge voranbringen und in die Pipeline bringen können“, sagt Zwiebel. "Dann können wir den menschlichen Zustand verbessern."
