Pheromone als Akteure der Verhaltensplastizität
Pheromone sind Schlüsselelemente der tierischen Kommunikation: Sie werden freigesetzt, um spezifische Botschaften wie sexuelle Anziehung, Aggression, die Erkennung von Artgenossen usw. an Mitglieder derselben Art zu übermitteln.
Abbildung: Rüsselstreckung: appetitive Reaktion einer immobilisierten Biene auf eine Belohnung aus Zuckerlösung, die mit ihren Antennen in Kontakt gekommen ist. Bienen, die Pheromonen unterschiedlicher Bedeutung ausgesetzt waren, verändern ihr Rüsselstreckverhalten und zeigen damit den Einfluss dieser Pheromone auf die Bewertung der erhaltenen Nahrungsbelohnung. © Martin Giurfa
Die Teams von Martin Giurfa am Zentrum für Forschung zur Tierkognition und von Patrizia d’Ettorre im Labor für experimentelle und vergleichende Ethologie haben eine neue, bislang unbekannte Funktion der Pheromone bei der Honigbiene entdeckt. Über die spezifischen Botschaften hinaus, die sie vermitteln, sind Pheromone in der Lage, die Art und Weise zu verändern, wie ein Tier den subjektiven Wert einer begehrten Nahrung bewertet und damit auch seine Lernfähigkeit in Bezug auf diese Nahrung.
Die Analogie zwischen Kolonien sozialer Insekten und vielzelligen Organismen wurde erstmals vor einem Jahrhundert hergestellt, als Insektenkolonien als „Superorganismen“ bezeichnet wurden. In enger Analogie zu vielzelligen Organismen, die zirkulierende Hormone zur Koordination ihrer Zellen nutzen, verwenden soziale Insekten Pheromone – hochflüchtige Moleküle, die als chemische Botenstoffe wirken –, um Hunderte oder gar Tausende von Individuen innerhalb einer Kolonie zu koordinieren. Pheromone sind Schlüsselelemente der tierischen Kommunikation: Sie werden freigesetzt, um spezifische Botschaften wie sexuelle Anziehung, Aggression, die Erkennung von Artgenossen usw. an Mitglieder derselben Art zu übermitteln. Mit bislang über 50 beschriebenen unterschiedlichen Pheromonen heben sich Bienen deutlich von anderen sozialen Insekten durch ihr auf diesen chemischen Molekülen basierendes, hochentwickeltes Kommunikationssystem ab.
Die Forschenden der Teams von Martin Giurfa (CNRS, Universität Toulouse) und Patrizia d’Ettorre (Universität Paris 13) haben eine neue Funktion der Bienenpheromone entdeckt, die die traditionelle Sichtweise verändert, wonach diese Substanzen lediglich sehr spezifische chemische Botenstoffe sind. Die von David Baracchi geleiteten Arbeiten zeigten, dass Pheromone Entscheidungsprozesse und die Nahrungssuche über die von ihnen vermittelten spezifischen Botschaften hinaus beeinflussen können: Sie können die Art und Weise verändern, wie ein Tier den subjektiven Wert einer begehrten Nahrung bewertet, und damit seine Fähigkeit, über diese Nahrung zu lernen.
Die Forschenden setzten Arbeiterinnen entweder einer appetitiven Pheromonmischung aus, die in der Natur dazu dient, ergiebige Nahrungsquellen zu markieren, oder Alarmpheromonen, die aversive Situationen signalisieren. Nach einigen Minuten, als das Pheromon nicht mehr in der Umgebung vorhanden war, boten sie den Bienen eine Saccharosebelohnung an und bewerteten deren Bereitschaft, diese Nahrung aufzunehmen, anhand der reflexhaften Rüsselstreckung (PER), die bei diesem Insekt auftritt, wenn seine Antennen durch Saccharoselösungen stimuliert werden.
Die Forschenden beobachteten, dass Pheromone signifikante Veränderungen der Reaktivität und der Habituation gegenüber Saccharose (eine einfache Form appetitiven Lernens) hervorrufen, und zeigten damit, dass Pheromone die Motivation der Bienen über die von ihnen vermittelten Botschaften hinaus modulieren. Interessanterweise hängt die Richtung dieser Modulation von der positiven oder negativen Valenz der Pheromone ab. Alarmpheromone verringern die appetitive Motivation, während die appetitive Pheromonmischung, die ergiebige Nahrungsressourcen markiert, diese erhöht. Somit ist ein Alarmpheromon nicht nur eine Warnbotschaft, sondern verändert die globale Motivation eines Tieres, einschließlich seiner Bereitschaft, auf eine Nahrungsressource zuzugreifen, sowie das Lernen der mit dieser Ressource verbundenen Faktoren.
Diese Ergebnisse eröffnen eine neue Perspektive für die allgemeine Bewertung der Effekte von Pheromonen, die üblicherweise als auf das Auslösen stereotypischer Reaktionen beschränkt angesehen werden, da die neuen Arbeiten von David Baracchi ihren Einfluss auf ein einfaches Lernverhalten zeigen. Sie unterstreichen damit die wichtige Rolle der Pheromone für die Verhaltensplastizität von Individuen und Kolonien.
► Quelle: Diese Studie wurde am 29. August 2017 in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht
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