Berner Biologen weisen Kooperation bei Käfern nach

Brutkammer in einem Stück einer abgestorbenen Buche: Sichtbar sind fünf adulte Ambrosiakäfer (braun) und Dutzende von Larven. Normalerweise sind Käfer einzeln lebende Tiere und nur bei ganz wenigen Arten gibt es Brutpflege der Eltern. (Bild: Peter Biedermann)

Kooperationen in Insektenstaaten sind bekannt - bei Käfern waren sie aber bisher unbewiesen. Verhaltensökologen aus Bern fanden nun hochgradige Arbeitsteilung beim «Kleinen Holzbohrer», einer pilzzüchtenden Ambrosia-Käferart. Damit ist ein wichtiger Schritt im Verständnis um die Evolution des Sozialverhaltens bei Insekten gelungen.

Bienen, Ameisen, Termiten - und nun auch Käfer: Berner Forschende vom Institut für Ökologie und Evolution haben beim «Kleinen Holzbohrer» kooperatives Verhalten und spezialisierte Arbeitsteilung beobachtet. Die Larven und Jungweibchen helfen sich gegenseitig bei der Brutpflege, bei der Pilzzucht, bei der Reinigung des Nestes und bei dessen Verteidigung.

Soziales Verhalten wurde bei der einheimischen Käferart zwar vermutet, «aber nun gelang uns der experimentelle Nachweis», freuen sich die Verhaltensökologen Peter Biedermann und Michael Taborsky von der Universität Bern. Sie gehen davon aus, dass sich das soziale Verhalten bei Xyleborinus saxesenii auf der Grundlage der Verwandtenselektion entwickelt hat - ähnlich wie bei anderen sozialen Insekten: «Je höher der Verwandtschaftsgrad, desto eher entsteht soziales Verhalten», so Biedermann. Die Beobachtungen und Experimente sind nun in den «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS) publiziert.

Filmaufnahmen aus den Gangsystemen

Die «Kleinen Holzbohrer» leben in Gangsystemen, die sie in abgestorbenes Holz bohren. Ein Käferstaat entsteht wie folgt: Ein Weibchen besiedelt einen toten Baumstamm und verteilt dabei Sporen eines Ambrosiapilzes, der später den Käfern als Nahrung dient. Innerhalb der ersten Monate entwickeln sich Jungkäfer, wobei sich Schwestern und Brüder miteinander verpaaren. Während die Brüder meist noch im Geburtsnest sterben, gründen die Schwestern später eigene Nester. Doch bis es soweit ist, vergehen mehrere Wochen: Die Jungweibchen bleiben vorerst im Nest und helfen bei der Brut- und Nestpflege sowie bei der Pilzzucht.

Besonders interessant und überraschend ist, dass auch bereits die Larven bestimmte Aufgaben im Nest übernehmen: Sie sind vor allem an der Nest-Hygiene beteiligt. Dieses Verhalten ist bisher noch nie für solche Larven beschrieben worden, die sich mit ihrem wurmartigen Aussehen stark von den erwachsenen Insekten unterscheiden. Dank einer ausgeklügelten Zuchttechnik konnten die Berner Biologen dieses kooperative Verhalten sichtbar machen, quantifizieren – und sogar filmen.

Schwestern haben fast die gleichen Gene

Warum fliegen die Jungweibchen nicht sofort aus, sondern kümmern sich selbstaufopfernd um die Brut ihrer Mutter? Biedermann und Taborsky vermuten hier Verwandtenselektion, der folgende Theorie zugrunde liegt: Um genetisch bedingte Merkmale an die nächste Generation weiterzugeben, kann ein Individuum in seine eigenen Nachkommen investieren – oder aber in die Nachkommen von Verwandten, mit denen es diese Merkmale teilt.

Beim «Kleinen Holzbohrer» spielen zwei Faktoren der Verwandtenselektion in die Hände: Einerseits die Inzucht und andererseits die geringen Erfolgschancen bei der Nestgründung. Die Inzucht erhöht die Verwandtschaft innerhalb einer Kolonie stark – die Schwestern sind beinahe Klone und teilen einen Grossteil ihrer Gene. Hinzu kommt, dass die Aussichten auf eine eigene Kolonie für ein ausfliegendes Weibchen gering sind. Um einen Pilz zu züchten, müssen nämlich viele Faktoren wie Feuchtigkeit und Verrottungsgrad des Holzes stimmen.

Eine Zwischenstufe zu den Bienen

Viel Ähnlichkeit mit anderen sozialen Insektenstaaten wie Bienen und Ameisen also - und dennoch ist beim «Kleinen Holzbohrer» einiges anders: Er ist nicht eusozial, das heisst, es gibt nicht eine einzige eierlegende Königin und daneben sterile Arbeiterinnen. Alle Weibchen sind potentiell fruchtbar und können sogar gemeinsam mit der Mutter Eier legen. «Diese Käfer stellen damit eine Zwischenstufe zwischen solitären und eusozialen Insekten dar. An ihrem Beispiel lässt sich die Evolution von Sozialverhalten bei Insekten ausgezeichnet untersuchen», sagt Peter Biedermann.

Quellenangabe:
Peter H.W. Biedermann and Michael Taborsky: Larval helpers and age polyethism in ambrosia beetles, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Early Edition, doi/10.1073/pnas.1107758108.