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Erde|Umwelt

Arbeitsteilung bei Ameisen schon vor über 100 Millionen Jahren

Bernstein
In Bernstein aus der Kreidezeit eingeschlossene Ameisenfossilien. © Shûhei Yamamoto

Schon vor mehr als 100 Millionen Jahren haben Ameisen arbeitsteilig gelebt. Das legt ein gut erhaltenes Bernsteinfossil nahe, in dem drei flügellose erwachsene Ameisen und eine Puppe gemeinsam eingeschlossen sind. Offenbar hatte eines der unfruchtbaren Weibchen die Puppe getragen, also eine klassische Aufgabe einer Arbeiterin wahrgenommen. Hochauflösende Mikro-Computertomographie-Aufnahmen erlaubten zudem einen genauen Blick auf die Anatomie der Insekten. Dabei stellte sich heraus, dass es sich bei zwei der Arbeiterinnen um eine bisher unbekannte Ameisenspezies handelt.

Ameisen zählen zu den bekanntesten staatenbildenden Insekten. Innerhalb eines Ameisenstaates, der teils aus Millionen von Individuen bestehen kann, gibt es drei Kasten mit jeweils unterschiedlichen Aufgaben: Die Königin, ein fruchtbares Weibchen, legt Eier, die von den Männchen befruchtet werden. Unfruchtbare Weibchen, die Arbeiterinnen, versorgen den Nachwuchs und kümmern sich überdies um Nahrung und Nestbau. Diese Aufgabenteilung zeigt sich nicht nur im Verhalten, sondern auch in der Morphologie der Tiere: Die fruchtbaren Königinnen sind größer und geflügelt, die unfruchtbaren Arbeiterinnen sind kleiner und haben keine Flügel. Doch wann im Laufe der Evolution der Ameisen ist diese Arbeitsteilung entstanden?

Altruistische Brutpflege

Dazu hat ein Team um Brendon Boudinot von der Friedrich-Schiller-Universität Jena nun neue Hinweise gefunden. In einem Bernstein fanden sie vier gut erhaltene Ameisenfossilien, darunter drei flügellose erwachsene Weibchen und eine Puppe. Der Bernstein stammt aus Kachin im Norden Myanmars, einem bekannten Fundort für Bernsteinfossilien. Entstanden ist er wahrscheinlich zur Zeit des Übergangs von der Unterkreide zur Oberkreide vor mehr als 100 Millionen Jahren. Bei der Puppe handelt es sich damit um die erste, die jemals in einem kreidezeitlichen Bernstein gefunden wurde.

„Da Ameisenpuppen sich nicht fortbewegen können, liegt der Schluss nahe, dass das ausgewachsene Tier sie getragen hat“, sagt Boudinot. „Dieser sogenannte Bruttransport ist ein einzigartiges Merkmal des arbeitsteiligen Zusammenlebens von Ameisen. Das Fossil liefert somit den ersten materiellen Beweis für kooperatives Verhalten aus der Kreidezeit: Diese Ameisen kümmerten sich gemeinsam um ihre Jungen, gingen gemeinsam auf Nahrungssuche und hatten unterschiedliche Königinnen- und Arbeiterkasten.“

Mikro-CT ermöglicht Artbestimmung

Mit Hilfe hochaufgelöster Mikro-Computertomographie-Aufnahmen untersuchten die Forscher die Körper der Ameisen genauer. „Dabei zeigte sich, dass die Weichgewebe der Insekten hervorragend erhalten geblieben sind“, so Boudinot. „Wir konnten so etwa den Aufbau des Gehirns, die Struktur des Nervensystems und die Querstränge der Muskeln genau untersuchen und somit die vier Exemplare untereinander vergleichen.“ Dies ermöglichte den Forschern auch, Rückschlüsse auf die Artzugehörigkeit zu ziehen. Die Puppe und die ihr am nächsten liegende erwachsene Ameise gehörten demnach zur bekannten, heute ausgestorbenen Art Gerontoformica gracilis. Anhand der detaillierten Mikro-CT-Aufnahmen konnten Boudinot und seine Kollegen diese Art genauer beschreiben, als es auf Basis vorangegangener Untersuchungen möglich war.

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Die beiden anderen Arbeiterinnen gehörten ebenfalls zur Gattung Gerontoformica, unterschieden sich aber in einigen Körpermerkmalen von allen bisher bekannten Spezies dieser Gattung. „Daher gehen wir davon aus, dass es sich bei den beiden Individuen um eine bisher unbekannte Art handelt“, schreiben die Forscher. Basierend auf der einzigartigen Form von Brust und Körper der neuen Art gaben Boudinot und seine Kollegen ihr den Namen Gerontoformica sternorhabda, nach den griechischen Wörtern sternon für Brust und rhabdos für Rute. Genaue Untersuchungen der Füße der Ameisen im Bernstein ergaben, dass G. sternorhabda an die Fortbewegung auf steil abfallenden Flächen angepasst war, während G. gracilis wahrscheinlich einen besonders guten Halt auf glatten Oberflächen hatte. „Somit haben G. sternorhabda und G. gracilis möglicherweise unterschiedliche Oberflächen bevorzugt und verschiedene Nischen im selben Lebensraum besetzt“, vermuten die Forscher.

Relevant auch für andere Bernsteinfunde

Ihre Methode, in Bernstein konservierte Insekten mit Hilfe von Mikro-CT-Aufnahmen genau zu untersuchen, ist den Forschern zufolge auch für zukünftige Studien relevant. „Wir können nun neue Erkenntnisse über die Entwicklung der inneren Anatomie fossiler Insekten ableiten und Verwandtschaftsverhältnisse fossiler Arten untereinander und mit den heute lebenden Arten viel genauer klären“, sagt Boudinot. Mit geeigneten Fossilien ließe sich so beispielsweise nachvollziehen, wie die beiden unterschiedlichen weiblichen Formen der Ameisen – Königinnen und Arbeiterinnen – entstanden sind.

Quelle: Brendon Boudinot (Friedrich-Schiller-Universität Jena) et al., Zoological Journal of the Linnean Society, doi: 10.1093/zoolinnean/zlab097

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