Nacktmull-Königin nutzt chemische Waffe, um Untertanen sexuell zu unterdrücken

Nacktmulle sind seltsam. Sie leben unter der Erde, sind weitgehend unempfindlich gegen bestimmte Schmerzarten, können lange ohne Sauerstoff überleben, bekommen selten Krebs und werden über 30 Jahre alt – Jahrzehnte länger als ähnlich große Nagetiere. Sie sind auch eusozial, wie Ameisen oder Bienen: In einer Kolonie von über hundert Tieren züchtet nur ein einziges Weibchen, die Königin.

Lange Zeit nahmen Wissenschaftler an, die Königin halte andere Weibchen durch Mobbing und Gewalt in Schach. Aber das scheint unpraktisch, wenn Ihr Königreich ein Netzwerk von Tunneln ist, das sich über bis zu drei Kilometer erstreckt. Jetzt hat ein Team des Lewin-Labors am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin entdeckt, dass es sich tatsächlich um ein ausgeklügeltes olfaktorisches Signalprogramm handelt.

„Es ist sehr klar, dass Nacktmulle eigentlich ziemlich große Nasen haben und viel riechen“, sagt Gary Lewin, leitender Autor der Studie. Nacktmulle haben rund 1.200 olfaktorische Rezeptorgene – mehr als Mäuse (etwa 1.000) und weit mehr als die mageren paar hundert des Menschen. Sie sind auch blind. „Sie müssen in der Lage sein, sich ohne Sehkraft zu orientieren und zu bewegen, daher ist der Geruchssinn einer der Sinne, die verstärkt sind“, so Lewin.

Um herauszufinden, wie stark sie sich auf den Geruchssinn verlassen, sammelte das Team Geruchsbouquets von einzelnen Tieren, indem es etwa eine halbe Stunde lang ein saugfähiges Plastikröhrchen in die Nähe eines Nacktmulls hielt. Dann analysierten sie diese Düfte in einem Massenspektrometer und trennten sie in etwa 100 verschiedene chemische Verbindungen.

Basierend auf Proben von Hunderten von Nacktmullen lernte das Team, dass jede Kolonie eine unterscheidbare chemische Signatur trägt. Wenn Nacktmulle aus verschiedenen Kolonien zusammengebracht wurden, beschnüffelten sie sich etwa 40 Sekunden lang, um Freund oder Feind zu entscheiden. Bei Feinden griffen sie an, oft tödlich. „Nacktmulle sind wie Menschen in dem Sinne, dass sie sehr fremdenfeindlich sind“, sagte Lewin.

Das vorübergehende Ausschalten der olfaktorischen Sinnesneuronen der Tiere mit Chemikalien ließ die Fremdenfeindlichkeit verschwinden. „Sie waren im Grunde genommen cool miteinander, und es gab keine Kämpfe“, so Lewin.

Neben Freund-Feind-Signalen fanden die Forscher einen spezifischen Ester namens Isopropylmyristat in den Geruchsbouquets der Königinnen – und sonst nirgendwo. „Zuchtweibchen hatten dieses bestimmte Molekül, das nicht züchtende Tiere nicht hatten“, sagte Lewin.

Königinnen sondern Isopropylmyristat aus ihren Genitalien ab und schmieren es beim Herumstreifen durch die Tunnel. Die Verfolgung der Verbindung über den Fortpflanzungszyklus der Königin zeigte, dass sie mit ihrer Fruchtbarkeit steigt und fällt und ihren Höhepunkt erreicht, wenn sie brünstig oder trächtig ist. „Es ist tatsächlich ein sehr guter Marker dafür, ob die Königin zur Zucht fähig ist“, so Lewin. Außerdem ist es stabil: Die Forscher konnten es in Käfigen noch etwa 24 Stunden nach dem Auftragen nachweisen. Da das Höhlensystem einer Kolonie bis zu drei Kilometer lang sein kann, „bleibt es eine Weile haften, so dass sie weniger Arbeit hat, den Geruch zu verbreiten“, fügte Lewin hinzu.

Das Molekül zu identifizieren war das eine; zu zeigen, was es bewirkt, war das andere. Nacktmull-Kolonien sind in einer Hierarchie organisiert, die lose mit der Körpergröße korreliert. Wissenschaftler ordnen Ränge mit einem Dominanztest ein: Wenn sich zwei Tiere in einem Tunnel treffen, gibt dasjenige nach, das niederrangiger ist. Als Lewins Team testete, wie Nacktmulle auf Isopropylmyristat reagieren, hing die Reaktion vom Rang ab.

In einem T-Labyrinth mit dem Molekül der Königin auf einer Seite mieden höherrangige Weibchen – solche mit einer realistischen Chance, Königin zu werden – es. „Wir haben eine Idee, obwohl wir es nicht bewiesen haben, dass höherrangige Tiere in einer normalen Umgebung versuchen, der Königin auszuweichen, weil die Königin ihnen gegenüber aggressiv sein könnte“, sagte Lewin.

Funktionelle Ultraschallbildgebung zeigte, dass das Aufpusten von Isopropylmyristat auf die Nase einen großen Teil des olfaktorischen Kortex aktiviert. Das Team interpretierte dies als Beweis dafür, dass die Verbindung als eindeutiges Signal registriert wird. Darüber hinaus löste die Exposition gegenüber dem Duft der Königin hormonelle Veränderungen aus.

Nicht züchtende Weibchen haben einen hohen Prolaktinspiegel, ein Hormon, das die Fruchtbarkeit während der Laktation unterdrückt. Lewins Team fand heraus, dass der Prolaktinspiegel sinkt, wenn eine Königin entfernt wird.