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Großkopfameisen brechen eine Grundregel der Biologie
Je größer ein Tier ist, desto größer sind normalerweise auch seine Körperteile. Bei Ameisen der Gattung Pheidole gilt das für die Fühler erstaunlicherweise nicht uneingeschränkt. Obwohl Soldaten viel größer sind als gewöhnliche Arbeiterinnen, überschneiden sich ihre Fühlergrößen vollständig. Soziale Signale und Hormone können diese Größenverhältnisse während der Entwicklung beeinflussen.
Ottawa (Kanada). In Ameisenstaaten übernehmen unterschiedlich gebaute Arbeiterinnen verschiedene Aufgaben. Bei der Gattung Pheidole gibt es neben kleineren Arbeiterinnen auch deutlich größere Soldaten mit mächtigen Köpfen und Kiefern. Diese Arbeitsteilung geht mit auffälligen Unterschieden der Körperproportionen einher.
Normalerweise wachsen Körperteile mit der Gesamtgröße eines Tieres mit. Biologen bezeichnen solche Größenbeziehungen als Allometrie. Ob diese Regel auch zwischen den stark unterschiedlichen Kasten einer Ameisenart gilt, war bisher allerdings nicht ausreichend geklärt.
Forscher der University of Ottawa (uOttawa) um Prof. Rajendhran Rajakumar haben deshalb den Körperbau von Pheidole-Ameisen verglichen. Das Team kombinierte Laborversuche, Daten aus Freilanduntersuchungen, Museumspräparate und stammesgeschichtliche Vergleiche. Insgesamt wurden die Fühlergrößen von Arbeiterinnen und Soldaten aus 565 Arten der Gattung untersucht.
Innerhalb jeder Kaste ist die Beziehung zwischen Körpergröße und Fühlergröße erhalten. Größere Arbeiterinnen besitzen demnach meist größere Fühler als kleinere Arbeiterinnen. Dasselbe gilt für unterschiedlich große Soldaten. Vergleicht man hingegen beide Kasten miteinander, verschwindet dieser Zusammenhang.
Die Größenbereiche der Fühler überschneiden sich bei Arbeitern und Soldaten vollständig, obwohl sich deren Körper- und Kopfgrößen deutlich unterscheiden. Deshalb kann sogar ein großer Soldat kürzere Fühler haben als eine viel kleinere Arbeiterin. Die Daten belegen somit keine allgemeine Aufhebung des Größenwachstums, sondern eine Entkopplung zwischen den Kasten.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Evolution ein Merkmal in einem Zusammenhang von der Körpergröße entkoppeln kann, während diese Beziehung in einem anderen bestehen bleibt“, erklärt Prof. Rajendhran Rajakumar.
Um die Entwicklungsmechanismen zu untersuchen, führten die Forscher zusätzliche Versuche mit der Ameisenart Pheidole dentata durch. Dabei veränderten sie soziale Einflüsse aus der Kolonie, die Wirkung des Juvenilhormons und Signale eines Organs, das an der Steuerung von Körperproportionen beteiligt ist. Besonders wichtig war dabei ein Botenstoff, der normalerweise die Entwicklung von Soldaten hemmt.
Durch die Eingriffe entstanden ungewöhnlich kleine Arbeiterinnen und sogenannte Nanosoldaten. Diese Tiere hatten einen Körper in Arbeiterinnengröße, aber den vergrößerten Kopf eines Soldaten. Das Experiment zeigt, dass die Entwicklung der Ameisen auch Körperformen hervorbringen kann, die unter gewöhnlichen Bedingungen kaum sichtbar werden.
Soziale Signale und Hormone beeinflussen damit offenbar nicht nur die Ausbildung verschiedener Kasten. Sie verändern auch, wie das Wachstum einzelner Körperteile miteinander gekoppelt ist.