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Frankfurt: Als die Käfer leuchteten, ging ihnen ein Licht auf

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Von: Michelle Spillner

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Prof. Dr. Ernst Stelzer (links) und Dr. Frederic Strobl stehen vor dem Inkubator, in dem die Rotbraunen Reismehlkäfer "wohnen", die sie auf die Idee für ihr Forschungsprojekt gebracht haben. FOTO: Michelle Spillner
Prof. Dr. Ernst Stelzer (links) und Dr. Frederic Strobl stehen vor dem Inkubator, in dem die Rotbraunen Reismehlkäfer "wohnen", die sie auf die Idee für ihr Forschungsprojekt gebracht haben. © Michelle Spillner

Gegen Schädlinge: Forscher der Goethe-Universität setzen auf Nanobodies statt auf Insektizide

Frankfurt -Prof. Dr. Ernst Stelzer und Dr. Frederic Strobl forschen am Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaften der Goethe-Universität und sind beide "Star Wars"-Fans. So liegt es nahe, den klügsten und mächtigsten Jedi, Yoda, in Bezug zu ihnen zu setzen, der da gesagt hat: "Ein Jedi benutzt die Macht des Wissens zur Verteidigung. Niemals zum Angriff." Das ist weise. Noch besser wäre es, gar nicht erst in die Situation zu kommen, sich verteidigen zu müssen: etwa gegen Stechmücken und Borkenkäfer. Genau den Ansatz verfolgen Stelzer und Strobl mit einem Projekt, das für zwei Jahre mit Fördermitteln der LOEWE-Exploration des Hessischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst für unkonventionelle und innovative Forschung ausgestattet wurde.

Biologische Kontrolle

Es geht um einen neuen Ansatz der biologischen Kontrolle von schädlichen Insekten: Statt sie mit Insektiziden zu bekämpfen - das wäre irgendetwas zwischen Angriff und Verteidigung -, könnte man dafür sorgen, dass es nicht so viele Schädlinge gibt, indem sie erst gar nicht entstehen. Die Wissenschaftler verfolgen gewissermaßen die Idee einer modernen Geburtenkontrolle ohne Verhütungsmittel durch eine Verringerung der Fruchtbarkeit, also Fertilität, bei schädlichen Insekten. Was nicht erst entsteht, gegen das muss man sich eben auch nicht verteidigen. Mit ihrem Projekt wollen sie einen methodischen Grundstein für diese Vorgehensweise legen.

Die Idee dazu entstand - wie so oft - aus einer nebensächlichen Erkenntnis einer ganz anderen, der eigentlichen Arbeit. Stelzer forscht unter anderem seit mehr als 35 Jahren an der Entwicklung hochauflösender Fluoreszenzmikroskope. Mit dieser Technik können die Abläufe der Entwicklung von Zellen zu ganzen Organismen untersucht werden, ohne dass die Zellen durch Photonen Schaden nehmen. Dafür werden zelluläre Strukturen fluoreszierend eingefärbt, so dass sie unterm Mikroskop leuchten, und können dann betrachtet werden. Und da zeigte sich: Je stärker die Rotbraunen Reismehlkäfer, die Strobl "unter der Lupe hatte", leuchteten, desto weniger Nachkommen brachten sie hervor.

Fruchtbarkeit wird gesenkt

Ein genaueres Hinsehen bestätigte einen Zusammenhang: männliche Käfer, in welche Aktin-Nanobodies, sprich kleine, flouereszente Antikörper eingebracht worden waren, sind nicht mehr so fruchtbar. "Die Fertilität ist um 75 Prozent reduziert", erklärt Strobl. Also kann mit der Hilfe des Nanobody-Gens offenbar die Spermatogenese gehemmt werden. Dann würden sich die männlichen Käfer nicht mehr so stark vermehren. Und wenn die weiblichen Tiere das entsprechende Gen in der lokalen Population verankern können, würde sich die verringerte Fruchtbarkeit über Generationen fortsetzen. Dadurch könnte man auf den Einsatz von Insektiziden verzichten, das Ökosystem und andere, nützliche Insekten schonen, und hätte dennoch Ruhe vor den Plagegeistern.

Zwei Plagegeister besonders im Blick

Zwei Plagegeister, bei denen ein solcher Absatz besonders sinnvoll erscheint, haben Stelzer und Strobl als erstes im Blick: Die Asiatische Tigermücke, die Infektionskrankheiten überträgt, und den Buchdrucker, eine Borkenkäferart, der sich übermäßig vermehrt und in Wäldern Schäden in Millionenhöhe anrichtet. Diese beiden Spezies wollen sie sich nun forschend vorknöpfen. Deshalb werden in Kürze Borkenkäfer und Mücken in den neuen schrankgroßen Inkubator einziehen und direkte Nachbarn der jeweils 200 bis 500 Reismehlkäfer in den 50 bis 100 Zuchtflaschen in zwei weiteren Inkubatoren. "Eine Käferzucht ist keine kleine Sache", betont Strobl.

In zwei Jahren werden sie mehr wissen

Die Forschung soll im ersten Schritt Antworten auf die Frage geben, inwieweit das Nanobody-Gen auch bei anderen Insektenarten fertilitätsmindernd wirkt. Ziel ist es, Wege zu finden, eine kontrollierte Reduktion der Population von Schädlingen zu bewirken und damit die Gefahren zu minimieren - sowohl die Gefahr, von einer Tigermücke gestochen zu werden als auch die Zerstörung der Wälder durch die Borkenkäfer. Dafür werden Nachkommen in verschiedenen Kombinationen mit transgenen und nicht transgenen Tieren gezeugt und gezählt, genau katalogisiert und aufgelistet und die Daten auf solide wissenschaftliche Füße gestellt. In zwei Jahren werden die Forscher mehr wissen und vielleicht einen neuen Ansatz zur Eindämmung des Einsatzes von Insektiziden liefern - nicht nur zu Mücken und Borkenkäfern.

Das passt auch zum interdisziplinären Projekt "Robust Nature" zu Robustheit und Resilienz von Naturgesellschaftssystemen, einer Initiative der Uni, mit der in den nächsten drei bis vier Jahren ein Exzellenzcluster aufgebaut werden soll. Michelle Spillner

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