Symbiose

Auch Käfer nutzen Dienstleister

Distelschildkäfer (Cassida rubiginosa) ernähren sich von Blättern der Acker-Kratzdistel. Damit die Käfer an die Nährstoffe innerhalb der pflanzlichen Zellen gelangen, benötigen sie Enzyme. Pektinasen brechen die Zellwände auf und machen die Blattnahrung verdaulich. Die Herstellung dieser Enzyme haben die Distelkäfer jedoch ausgelagert.

Distelkäfer
Distelkäfer

Eine angeborene Symbiose

Der deutsche Zoologe und Ökologe Hans-Jürgen Stammer untersuchte in den 1920er- und 1930er-Jahren Symbiosen zwischen Insekten und Bakterien. Er stellte fest, dass bei den Blattkäfern (Chrysomelida) kaum Symbiosen zu finden sind. Allerdings beobachtete er bei Arten der Unterfamilie der Schildkäfer sackartige Ausstülpungen am Darm. In diesen Ausstülpungen konnte Stammer überraschenderweise symbiontische Bakterien nachweisen. Übertragen werden diese Bakterien von Generation zu Generation durch die weiblichen Käfer. In ihren Vaginalschläuchen werden die Bakterien auf die Eihülle übertragen. Schlüpft die Larve, frisst sie die Eihülle auf und die symbiontischen Bakterien gelangen in ihren Darm. 

Symbioten steigern die Überlebenschance

Für ein internationales Team unter Beteiligung von Forschern des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena bildeten die Erkenntnisse von Stammer den Ausgangspunkt ihrer Untersuchung. Sie konnten mit molekularbiologischen Methoden zeigen, dass der Distelschildkäfer selbst keine genetische Information für Pektinase-Enzyme besitzt, obwohl er jedoch die Bestandteile der pflanzlichen Zellwand durchaus abbauen kann. Dieses Defizit gleichen die symbiotischen Bakterien aus. Die Experimente zeigten, dass Distelschildkäfer ohne bakterielle Symbionten kein Pektin abbauen können. Da sie deshalb nicht an die Nährstoffe der pflanzlichen Zellen gelangen, hatten sie deutlich geringere Überlebenschancen als die Käfer mit Symbionten.

Zeitschrift
Unterricht Biologie Nr. 443/2019 Symbiosen mit Mikroben

Dieses Heft bereichert den Unterricht nicht nur durch faszinierende Beispiele für Symbiosen mit Mikroben. Sie eröffnet den Schülerinnen und Schülern auch einen neuen, positiven Blickwinkel auf Mikroben, denn sie sind vor allem eins sind: die Basis unseres Lebens.

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Teamarbeit mit Struktur

Das symbiotische Bakterium (Candidatus Stammera capleta) verfügt nur über wenig hundert Gene. Von denen regulieren aber einige die Produktion und den Transport von Pektinasen. Die Wissenschaftler erstaunt besonders die klare Arbeitsaufteilung zwischen dem Käfer und dem Bakterium. Während das symbiotische Bakterium Pektinasen zur Verfügung stellt, besitzt der Käfer die Gene, die für die Produktion von Zellulose abbauenden Enzymen notwendig sind. 


Salem, H; Bauer, E; Kirsch, R; Berasategui, A; Cripps, M; Weiss, B; Kogy, R; Fukumori, K; Vogel, H; Fukatsu, T; Kaltenpoth, M. (2017): Drastic genome reduction in an herbivore's pectinolytic symbiont. 

Fakten zum Artikel
Fachwissen Schuljahr 5-13