11.04.2018 12:42 Alter: 102 days

Warum manche Käfer auf Alkohol fliegen – und wie Pilze ihnen dabei helfen

Der Ambrosiakäfer sucht gezielt nach alkoholisierten Bäumen zum Nisten. Nun haben Forscherinnen und Forscher herausgefunden, warum er das tut: Es liegt an seinem ausgeklügelten landwirtschaftlichen System. Mit Alkohol als "Unkrautvernichter" optimiert der Käfer seine Pilz-Ernte.

Der vom Forscherteam untersuchte Kleine Holzbohrer in einem Gang mit weißlich zu sehendem Pilzbewuchs. (Gernot Kunz für Peter Biedermann / JMU)

Der vom Forscherteam untersuchte Kleine Holzbohrer in einem Gang mit weißlich zu sehendem Pilzbewuchs. (Gernot Kunz für Peter Biedermann / JMU)

Ambrosiapilz in Kultur: Die Pilze sehen nicht nur hübsch aus, sondern haben meist auch ein sehr angenehmes fruchtig-blumiges Aroma. (Foto: HFM / TUM)

Ambrosiapilz in Kultur: Die Pilze sehen nicht nur hübsch aus, sondern haben meist auch ein sehr angenehmes fruchtig-blumiges Aroma. (Foto: HFM / TUM)

Wenn sich an einem Sommerabend kleine Käfer ins Bier der Gäste stürzen, ist Nachsicht angebracht. Ambrosiakäfer wollen nur das Beste für sich und ihre Nachkommen: Sie wittern Alkohol in den Kaltgetränken und hoffen auf eine optimale Umgebung, um erfolgreich Landwirtschaft zu betreiben. Denn Alkohol spielt eine wichtige Rolle bei der Optimierung ihres landwirtschaftlichen Ertrags.

Ambrosiakäfer sind eine größere Gruppe mit mehreren tausend Arten weltweit. Sie gehören zu den Borkenkäfern. Alle Arten betreiben Pilzzucht. Unter maßgeblicher Beteiligung von Professor J. Philipp Benz der Technischen Universität München (TUM) und Peter Biedermann (Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg und des Max-Planck-Instituts für Chemische Ökologie Jena) untersuchte ein internationales Forscherteam den "schwarzen Nutzholz-Borkenkäfer" und seine Nahrungspilze.

"Der Fokus der Studie ist eine spannende Symbiose zwischen Käfer und Pilz, die sich auch vor unserer Haustür in Bayern abspielt. Und zusätzlich geht es um mehrere Kernthemen des Wissenschaftszentrum Weihenstephan (WZW): Landwirtschaft, Forst und Nahrungsmittel – nur einmal ganz anders", sagt Prof. Benz.

"Schon lange wissen wir, dass Alkohol von geschwächten Bäumen produziert wird", sagt Biedermann – "und diese gezielt von Ambrosiakäfern erkannt und besiedelt werden." Mit Alkohol bestückte Fallen sind eine klassische Methode, um diese Käfer zu fangen. "Wenn jemand in der Nähe alter Bäume lebt, kennt er vermutlich das Phänomen, wenn im Frühjahr die etwa zwei Millimeter großen Käfer im Bier landen", ergänzt Benz.

Nachhaltige Landwirtschaft als Erfolgskonzept – keine Resistenzen

Durch die Ergebnisse von Benz, Biedermann und ihrem Team wird klar, warum Alkohol so attraktiv für das Insekt ist: "Eine erhöhte Aktivität von Alkohol-abbauenden Enzymen erlaubt es den Nahrungspilzen der Insekten, in alkoholhaltigem Holz optimal zu wachsen, obwohl es für andere Mikroorganismen giftig ist", sagt Biedermann. In der Konsequenz bedeute dies: Es ist mehr Nahrung für die Käfer vorhanden, die somit mehr Nachwuchs großziehen können als in "alkoholfreiem" Holz.

Am besten wachsen die Nahrungspilze, von deren Fruchtkörpern sich Käfer und deren Larven ernähren, bei einer Alkoholkonzentration von etwa zwei Prozent. "Zudem können bei dieser Konzentration die omnipräsenten Schimmelpilze, die auch als 'Unkraut' der Pilz-Landwirtschaft angesehen werden können, nur schlecht bestehen", erklärt Prof. Benz. Relevanz gewinnt die Strategie der Käfer vor allem mit Blick auf den Erfolg der Käfer in der Evolution. "Seit etwa 60 Millionen Jahren sind die Tiere mit ihrer nachhaltigen Landwirtschaft erfolgreich – trotz Monokultur." Anders als menschliche Bauern haben sie anscheinend kein Problem mit auftretenden Resistenzen gegen "Unkrautvernichtungsmittel".

Gemeinsame Pflege der Pilzgärten

Zudem zeigen die Ambrosiakäfer soziales Verhalten, indem sie ihre Pilzgärten gemeinsam und arbeitsteilig pflegen: Einige Tiere reinigen die Gangsysteme im Holz, andere schaffen den Schmutz aus dem Nest und putzen die Artgenossen. Alles mit dem Ziel, die Symbiose von Käfer und Pilz zu optimieren.

Dieses System ist so ausgeklügelt, dass die Tiere die Pilzsporen mithilfe eigener Sporen-Organe bei der Neuansiedlung mitbringen. Aus diesen erwachsen dann die Pilzgärten. Selbst die Pilze sind in der Lage, Alkohol zu produzieren, um die Umgebung zu optimieren. "So ergeben sich interessante Parallelen zu den am WZW so gut bekannten Bierhefen – nur eben im Holz und nicht in Früchten oder im Bier", erklärt Benz.

Weitere Schritte in der Forschung

Biedermann und Benz wollen sich auch in Zukunft mit den Borkenkäfern und ihren Nahrungspilzen befassen. Eine offene Frage ist etwa: Was genau befähigt sie, in diesem alkoholisierten Umfeld zu überleben? "Auch bioindustriell sind diese Eigenschaften potentiell von großem Nutzen und können eventuell auf andere Systeme übertragen werden, wenn wir sie besser verstehen", sagt Benz. Vielleicht kann die Menschheit hier auch etwas von den Borkenkäfern lernen...

 

Publikation:
Christopher M. Ranger, Peter H. W. Biedermann, Vipaporn Phuntumart, Gayathri U. Beligala, Satyaki Ghosh, Debra E. Palmquist, Robert Mueller, Jenny Barnett, Peter B. Schultz, Michael E. Reding and J. Philipp Benz: Symbiont Selection via Alcohol Benefits Fungus-Farming by Ambrosia Beetles, PNAS. DOI: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1716852115

Kontakt
Prof. J. Philipp Benz
Professur für Holz-Bioprozesse
Holzforschung München
(HFM)
Technische Universität München
T.: +49 (0)8161 71-4590
E-Mail: benz[at]hfm.tum.de
http://www.hfm.tum.de/