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10.06.2009

Dufte Kooperation: Göttinger und Marburger Biologen erforschen den Geruchssinn von Insekten


Insekten gelten in den Neurowissenschaften als wichtige Modellsysteme, die dazu beitragen, Gehirnfunktionen oder die Entwicklung des Nervensystems besser zu verstehen. Marburger und Göttinger Biologen können in den nächsten drei Jahren den Geruchssinn am Modell des rotbraunen Reismehlkäfers Tribolium castaneum erforschen: Am 8. Juni 2009 hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) den Gemeinschaftsantrag bewilligt, die Fördersumme beträgt rund eine halbe Million Euro.

Beteiligt an dem Projekt sind die Arbeitsgruppen des Entwicklungsbiologen Professor Dr. Ernst A. Wimmer und des Forstzoologen Professor Dr. Stefan Schütz von der Georg-August-Universität Göttingen sowie des Neurobiologen Professor Dr. Joachim Schachtner von der Philipps-Universität Marburg.

Der Geruchssinn, Olfaktorik genannt, spielt im gesamten Tierreich eine herausragende Rolle bei der Orientierung und Kommunikation, zum Beispiel beim Auffinden von Nahrung oder Geschlechtspartnern sowie bei der Kommunikation innerhalb einzelner Arten. Weil sich die olfaktorischen Systeme in der Tierwelt stark ähneln, haben sich einige Insekten als bedeutende Modellsysteme etabliert, an deren Beispiel man Funktion und Entwicklung des olfaktorischen Systems untersuchen kann. So hat sich gezeigt, dass die Art und Weise, wie Duftkomponenten wahrgenommen und im Gehirn dekodiert werden, bei Insekten und Wirbeltieren übereinstimmt. Beispielsweise gleichen die ersten olfaktorischen Verarbeitungszentren im Gehirn der meisten riechenden Tiere in ihrem Aufbau prinzipiell den paarigen Antennalloben der Insekten. Sie verfügen über olfaktorische Glomeruli, kugelige Strukturen, in denen die synaptische Verschaltung zwischen den Fortsätzen der olfaktorischen Rezeptorneurone und den Nervenzellen des zentralen Gehirns stattfindet. Je nach Spezies variiert die Anzahl der Glomeruli, ebenso wie die Anzahl der olfaktorischen Rezeptorneurone und der zentralen Neurone, die in den Glomeruli miteinander interagieren.

Die Marburger und Göttinger Forscher konzentrieren sich auf Tribolium, weil der Käfer neben der Fruchtfliege Drosophila dasjenige Insekt mit dem besten Modellcharakter ist. "In dem bewilligten Projekt kombinieren wir unterschiedliche Ansätze wie Genetik, Neurobiologie und -anatomie. Dank seiner kürzlich publizierten vollen Genomsequenz, seiner Langlebigkeit und seiner geringen Ansprüche an die Haltungsbedingungen ist Tribolium ein großartiges System für die Arbeit im Labor", erklärt Hauptantragsteller Wimmer.

"So können wir unter optimalen Bedingungen die Korrelation von Duftstoffen zu Duftstoffbindeproteinen und von diesen zu Geruchsrezeptoren studieren", ergänzt der Marburger Projektpartner Joachim Schachtner. Der Fokus liege dabei auf der biologischen Funktion der Duftstoffbindeproteine, die bisher wenig untersucht ist, obwohl diese entscheidend an der Geruchswahrnehmung beteiligt sind.

Insekten stellen mit etwa einer Million bekannter Arten die vielfältigste Tiergruppe der Erde dar. Sie sind ein hochspezialisierter, grundlegender Bestandteil unseres Ökosystems, zum Beispiel als Nahrungsgrundlage für viele Tiere und als Bestäuber von Blüten. Andererseits sind Insekten herausragende Nahrungskonkurrenten des Menschen und übertragen vielfältige Krankheiten wie Gelbfieber, Malaria und Schlafkrankheit. Tribolium castaneum ist beispielsweise ein weltweit gefürchteter Schädling gelagerten Getreides.

Um den aktuellen Herausforderungen durch die Insekten gerecht zu werden, sind sowohl angewandte als auch Grundlagenforschung, die sich mit dieser Tiergruppe beschäftigen, von außerordentlicher Bedeutung. "Letztendlich zielen Arbeiten in diesem Bereich auch auf die Entwicklung von Strategien, die Verbreitung dieser Schadinsekten einzudämmen", begründen die Wissenschaftler ihren Förderantrag.

Das Kooperationsprojekt ist Teil des DFG-Schwerpunktprogramms "Integrative Analysis of Olfaction", das insgesamt 16 Teilprojekte umfasst und von der Universität Konstanz aus koordiniert wird. Das Programm soll ein Fundament für neue wissenschaftliche Netzwerke und den Dialog über die Fächergrenzen hinweg schaffen.

Quelle: idw/Universität Marburg




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