Ameisen verfügen über ein spezialisiertes Kommunikationsverarbeitungszentrum, das bei anderen sozialen Insekten nicht zu finden ist

Ist Ihnen schon einmal eine Ameise in Ihrem Zuhause aufgefallen, nur um nach einer Woche festzustellen, dass die gesamte Kolonie weitergezogen ist? Die von ihr aufgestellten Fallen fangen nur wenige dieser Ameisen, doch schon bald verschwindet der Rest der Kolonie auf mysteriöse Weise. Nun wurde eine Studie in der Fachzeitschrift veröffentlicht Zelle 14. Juni untersucht, wie bestimmte Gefahrenpheromone – die Duftmarker, die Ameisen aussenden, um miteinander zu kommunizieren – einen bestimmten Teil des Ameisengehirns aktivieren und das Verhalten des gesamten Nestes verändern können.

„Menschen sind nicht die einzigen Tiere mit komplexen Gesellschaften und Kommunikationssystemen“, sagt Hauptautor Taylor Hart von der Rockefeller University. „Im Laufe der Evolution haben Ameisen im Vergleich zu anderen Insekten sehr komplexe Geruchssysteme entwickelt, die es ihnen ermöglichen, mithilfe verschiedener Arten von Pheromonen zu kommunizieren, die unterschiedliche Bedeutungen haben können.“

Diese Forschung zeigt, dass Ameisen ähnlich wie Menschen über eigene Kommunikationszentren in ihrem Gehirn verfügen. Dieses Zentrum kann Alarmpheromone oder „Gefahrensignale“ anderer Ameisen interpretieren. Dieser Teil ihres Gehirns ist möglicherweise weiter entwickelt als bei einigen anderen Insekten wie Honigbienen. Frühere Arbeiten legten nahe, dass sie sich stattdessen auf verschiedene Teile ihres Gehirns verlassen, um eine Reaktion auf ein einzelnes Pheromon zu koordinieren.

„Es scheint eine sensorische Achse im Gehirn der Ameise zu geben, in die alle panikauslösenden Alarmpheromone einfließen“, sagt der korrespondierende Autor Daniel Kronauer von der Rockefeller University.

Die Forscher verwendeten ein manipuliertes Protein namens GCaMP, um die Gehirnaktivität klonaler Angriffsameisen zu scannen, die Gefahrensignalen ausgesetzt waren. GCaMP funktioniert, indem es sich an Kalziumionen bindet, die sich bei Gehirnaktivität entzünden, und die resultierende fluoreszierende chemische Verbindung kann auf hochauflösenden Mikroskopen gesehen werden, die für die Betrachtung geeignet sind.

Bei der Durchführung der Scans stellten die Forscher fest, dass nur ein kleiner Teil des Gehirns der Ameisen als Reaktion auf Gefahrensignale aufleuchtete, die Ameisen jedoch als Reaktion dennoch unmittelbare und komplexe Verhaltensweisen zeigten. Diese Verhaltensweisen werden als „Panikreaktion“ bezeichnet, da sie Aktionen wie Flucht, Evakuierung des Nestes und die Überführung des Nachwuchses aus dem Nest an einen sichereren Ort beinhalten.

Ameisenarten mit unterschiedlicher Koloniegröße verwenden auch unterschiedliche Pheromone, um unterschiedliche Botschaften zu übermitteln. „Wir glauben, dass klonale Angriffsameisen in freier Wildbahn normalerweise eine Koloniegröße von nur ein paar Dutzend bis Hunderten von Individuen haben, was für Ameisenkolonien ziemlich klein ist“, sagt Hart. „Oft neigen diese kleinen Kolonien zu Panikreaktionen als Alarmverhalten, weil ihr Hauptziel darin besteht, zu fliehen und zu überleben. Sie können nicht zu viele Individuen riskieren. Armeeameisen, die geklonten Cousins ​​​​angreifender Ameisen, haben riesige Kolonien von „ „Hunderttausende oder Millionen“ als Einzelpersonen – und sie können aggressiver sein.“

Unabhängig von der Art unterteilen sich Ameisen innerhalb einer Kolonie nach Klasse und Rolle, und Ameisen innerhalb verschiedener Klassen und Rollen haben leicht unterschiedliche Anatomie. Für die Zwecke dieser Studie wählten die Forscher klonale Reiterameisen als Art, weil sie leicht zu kontrollieren sind. Sie verwendeten Ameisen des gleichen Geschlechts innerhalb einer einzigen Kaste und Rolle (Arbeiterameisen), um Konsistenz sicherzustellen und so die Beobachtung diffuser Muster zu erleichtern. Sobald Forscher ein klareres Verständnis der neuronalen Unterschiede zwischen Kasten, Geschlecht und Rollen haben, können sie möglicherweise besser verstehen, wie die Gehirne verschiedener Ameisen genau dieselben Signale verarbeiten.

„Wir können anfangen zu untersuchen, wie ähnlich oder unterschiedlich diese Sinnesdarstellungen zwischen Ameisen sind“, sagt Hart. Kronauer sagt: „Wir beschäftigen uns mit Arbeitsteilung. Warum übernehmen genetisch ähnliche Individuen unterschiedliche Aufgaben in der Kolonie? Wie funktioniert diese Arbeitsteilung?“