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Der vom Forscherteam untersuchte Kleine Holzbohrer in einem Gang mit weißlich zu sehendem Pilzbewuchs. (Foto: G. Kunz für P. Biedermann/JMU)
Der vom Forscherteam untersuchte Kleine Holzbohrer in einem Gang mit weißlich zu sehendem Pilzbewuchs. (Foto: G. Kunz für P. Biedermann/JMU)
  • Forschung

Alkohol optimiert als „Unkrautvernichter“ Ernte der Ambrosiakäfer

Warum manche Käfer auf Alkohol fliegen

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

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 und hoffen auf eine optimale Umgebung, um erfolgreich Landwirtschaft zu betreiben. Denn Alkohol ist wichtig bei der Optimierung ihres landwirtschaftlichen Ertrags.

Ambrosiakäfer sind eine größere Gruppe mit mehreren tausend Arten weltweit und gehören zu den Borkenkäfern. Alle Arten betreiben Pilzzucht. Unter maßgeblicher Beteiligung von Professor Johann Philipp Benz der Technischen Universität München (TUM) und Peter Biedermann (Julius-Maximilians-Universität Würzburg und Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie Jena) auf deutscher Seite untersuchte ein internationales Forscherteam den „schwarzen Nutzholz-Borkenkäfer“ und seine Nahrungspilze.

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 Wissenschaftszentrum Weihenstephan so gut bekannten Bierhefen – nur eben im Holz und nicht in Früchten oder im Bier“, erklärt Benz.

Weitere Schritte in der Forschung

Benz und Biedermann wollen sich auch in Zukunft mit Borkenkäfern und ihren Nahrungspilzen befassen. Eine offene Frage ist: 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...

Fotos für die redaktionelle Berichterstattung:

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
Technische Universität München
T.: +49 (0)8161 71-4590,
E-Mail: benz(at)hfm.tum.de
Arbeitsgruppe: www.hfm.tum.de/index.php

Dr. Peter Biedermann
Biozentrum
Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie (Zoologie III)
T.: +49 (0)931 31-89589
E-Mail: peter.biedermann@uni-wuerzburg.de
Arbeitsgruppe: www.insect-fungus.com

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