Blattläuse betreiben Energiegewinnung nach dem Vorbild der Photosynthese
Eine eigens hergestellte Substanz ermöglicht Blattläusen den durch Licht angeregten Elektronentransport zur Erzeugung von Energie zu nutzen.
Carotin statt Chlorophyll
In der Natur gelingt nicht nur Bakterien, Algen und Pflanzen die Überführung von Licht in Energie. Laut französischen Wissenschaftlern sind auch Blattläuse hierzu in der Lage. Nimmt eine Blattlaus Lichtenergie auf, erhalten Akzeptor-Moleküle Elektronen seitens angeregter Pigmente. Die Ergebnisse der Forschungsstudie belegen, dass die Stoffwechsel-Regulierung dieser Insekten einer besonderen Form der Photosynthese ähnelt. Während bei Pflanzen der Farbstoff Chlorophyll zur Energieumwandlung verwendet wird, machen sich die Läuse offenbar Carotinoide hierbei zu Nutze. Diese in gelben, orangen bis grünen Pigmenten enthaltenen Stoffe werden als Antioxidantien von zahlreichen Insektenarten verwendet, wobei diese stets über die pflanzliche Nahrung in den Körper gelangen. Ganz anders ist dies allerdings bei Blattläusen: Dank eines Gens sind diese nämlich dazu imstande, die Carotinoide eigenständig zu produzieren. Diese Substanz versetzt die kleinen Insekten in die Lage, die Farbgebung zu modulieren und dadurch die Sichtbarkeit für Fressfeinde zu beeinflussen. Für den Stoffwechsel der Blattlaus geht die Erzeugung des Carotinoid mit einem erheblichen Aufwand einher. Um die Hintergründe für dessen Einsatz zu klären, züchteten die Wissenschaftler Nachfahren einer weiblichen Erbsenlaus. Aufgrund der Variation in der Populationsdichte und Temperaturveränderungen wiesen die Läuse unterschiedliche Färbungen auf. Bei idealer Umgebung entwickelten sie sich orange, bei kühlen Verhältnissen dagegen grün und bei schwierigen Bedingungen - etwa bei wenig Ressourcen oder großen Populationen - blassgelb bis weiß. Auch die Erbsenlaus befällt Pflanzen wie Erbsen, Bohnen und weitere Schmetterlingsblütler. Allerdings können diese Schädlinge keine Carotinoide aufnehmen, da der aufgenommene Pflanzensaft Verbindungen aufweist, welche nicht wasserlöslich sind.
Funktion stellt Biologen vor Rätsel
Eine Überraschung offenbarten diverse Experimente sowie die Spektralanalyse: Im Gegensatz zu weißen Artgenossen verfügen grüne Blattläuse über signifikant mehr ATP-Nukleotide (Adenosintriphosphat). ATP ist der wichtigste Energieträger der Zelle und wird von allen Lebewesen für grundlegende energieverbrauchende Prozesse genutzt. Bei orangenen Blattläusen konnte zudem beobachtet werden, dass deren Energieproduktion proportional mit der Lichtmenge stieg. Hieraus konnten die Forscher folgern, dass die Energieweiterleitung und Lichtaufnahme bei Blattläusen durch Carotinoide gesteuert wird. Allerdings verstehen die Wissenschaftler nicht, weshalb die Läuse über diesen Mechanismus verfügen. Schließlich würden sie bereits über die Nahrung derart viel Energie aufnehmen, dass sie sogar noch Zucker ausscheiden müssten. In der Tierwelt war eine derartige Strategie bislang völlig unbekannt und allenfalls beim Zooplankton denkbar. Die französischen Biologen vermuten, dass die Blattläuse die zur Bildung von Carotinoid erforderliche Gene im Laufe der Evolution von anderen Lebewesen übernommen und in das eigene Erbgut eingebracht haben. Studienautor Alain Robichon sieht hierin insbesondere einen Vorteil. Stirbt eine Pflanze aufgrund einer hohen Population an Parasiten ab, können Blattläuse dank des Stoffwechsels auf eine alternative Energiequelle umstellen.
Eine eigens hergestellte Substanz ermöglicht Blattläusen den durch Licht angeregten Elektronentransport zur Erzeugung von Energie zu nutzen.
Carotin statt Chlorophyll
In der Natur gelingt nicht nur Bakterien, Algen und Pflanzen die Überführung von Licht in Energie. Laut französischen Wissenschaftlern sind auch Blattläuse hierzu in der Lage. Nimmt eine Blattlaus Lichtenergie auf, erhalten Akzeptor-Moleküle Elektronen seitens angeregter Pigmente. Die Ergebnisse der Forschungsstudie belegen, dass die Stoffwechsel-Regulierung dieser Insekten einer besonderen Form der Photosynthese ähnelt. Während bei Pflanzen der Farbstoff Chlorophyll zur Energieumwandlung verwendet wird, machen sich die Läuse offenbar Carotinoide hierbei zu Nutze. Diese in gelben, orangen bis grünen Pigmenten enthaltenen Stoffe werden als Antioxidantien von zahlreichen Insektenarten verwendet, wobei diese stets über die pflanzliche Nahrung in den Körper gelangen. Ganz anders ist dies allerdings bei Blattläusen: Dank eines Gens sind diese nämlich dazu imstande, die Carotinoide eigenständig zu produzieren. Diese Substanz versetzt die kleinen Insekten in die Lage, die Farbgebung zu modulieren und dadurch die Sichtbarkeit für Fressfeinde zu beeinflussen. Für den Stoffwechsel der Blattlaus geht die Erzeugung des Carotinoid mit einem erheblichen Aufwand einher. Um die Hintergründe für dessen Einsatz zu klären, züchteten die Wissenschaftler Nachfahren einer weiblichen Erbsenlaus. Aufgrund der Variation in der Populationsdichte und Temperaturveränderungen wiesen die Läuse unterschiedliche Färbungen auf. Bei idealer Umgebung entwickelten sie sich orange, bei kühlen Verhältnissen dagegen grün und bei schwierigen Bedingungen - etwa bei wenig Ressourcen oder großen Populationen - blassgelb bis weiß. Auch die Erbsenlaus befällt Pflanzen wie Erbsen, Bohnen und weitere Schmetterlingsblütler. Allerdings können diese Schädlinge keine Carotinoide aufnehmen, da der aufgenommene Pflanzensaft Verbindungen aufweist, welche nicht wasserlöslich sind.
Funktion stellt Biologen vor Rätsel
Eine Überraschung offenbarten diverse Experimente sowie die Spektralanalyse: Im Gegensatz zu weißen Artgenossen verfügen grüne Blattläuse über signifikant mehr ATP-Nukleotide (Adenosintriphosphat). ATP ist der wichtigste Energieträger der Zelle und wird von allen Lebewesen für grundlegende energieverbrauchende Prozesse genutzt. Bei orangenen Blattläusen konnte zudem beobachtet werden, dass deren Energieproduktion proportional mit der Lichtmenge stieg. Hieraus konnten die Forscher folgern, dass die Energieweiterleitung und Lichtaufnahme bei Blattläusen durch Carotinoide gesteuert wird. Allerdings verstehen die Wissenschaftler nicht, weshalb die Läuse über diesen Mechanismus verfügen. Schließlich würden sie bereits über die Nahrung derart viel Energie aufnehmen, dass sie sogar noch Zucker ausscheiden müssten. In der Tierwelt war eine derartige Strategie bislang völlig unbekannt und allenfalls beim Zooplankton denkbar. Die französischen Biologen vermuten, dass die Blattläuse die zur Bildung von Carotinoid erforderliche Gene im Laufe der Evolution von anderen Lebewesen übernommen und in das eigene Erbgut eingebracht haben. Studienautor Alain Robichon sieht hierin insbesondere einen Vorteil. Stirbt eine Pflanze aufgrund einer hohen Population an Parasiten ab, können Blattläuse dank des Stoffwechsels auf eine alternative Energiequelle umstellen.
