Für Wüstenameisen ist das Erdmagnetfeld nicht nur ein Kompass: Es kann auch ihr Gehirn formen.
Wenn junge Ameisen zum ersten Mal ihr Nest verlassen, müssen sie lernen, wie man Futter sucht. Die Ameisen trainieren teilweise, indem sie in den ersten drei Tagen eine Schleife in der Nähe ihrer Nester laufen. Während dieses Spaziergangs halten sie immer wieder inne und drehen dann eine Pirouette, um zurück zum Nesteingang zu blicken und zu lernen, wie sie den Weg zurück nach Hause finden.
Aber als das Magnetfeld um den Nesteingang herum gestört wurde, konnten Ameisenlehrlinge nicht herausfinden, wo sie suchen sollten, und starrten oft in zufällige Richtungen, berichten Forscher am 20. Februar Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Darüber hinaus schien das veränderte Magnetfeld die Verbindungen zwischen Neuronen in den Lern- und Gedächtniszentren im Gehirn der jungen Ameisen zu beeinflussen.
Der Befund „könnte es einfacher machen, besser zu verstehen, wie Magnetfelder erfasst werden [in animals]„Da Wissenschaftler jetzt wissen, wie Magnetfelder die Gehirnentwicklung beeinflussen können, sagt Robin Grob, Biologe an der norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie in Trondheim.
Seit Jahren wissen Wissenschaftler, dass einige Arten von Vögeln, Fischen, Schildkröten, Motten und Schmetterlingen zur Navigation auf das Erdmagnetfeld angewiesen sind (SN: 03.04.18). Im Jahr 2018 fügten Grob und andere Wissenschaftler dieser Liste Wüstenameisen hinzu. Junge Ameisen schienen zunächst das Magnetfeld als Referenz zu nutzen, während sie lernten, Orientierungspunkte und die Sonne als Orientierungshilfen zu nutzen, um sich in die richtige Richtung zu orientieren und zurück zum Nest mit seinem kleinen, schwer zu erkennenden Eingang zu blicken.
Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, zu wissen, wo im Gehirn magnetische Signale verarbeitet werden.
Um den Fall aufzuklären, griffen Grob und Kollegen auf eine Wüstenameisenart zurück (Cataglyphis nodus) lebt in einem trockenen Kiefernwald im Süden Griechenlands. Das Team markierte Ameisen mit einem farbigen Punkt, um zwischen erfahrenen Sammlern und jungen Ameisen zu unterscheiden. Die Identifizierung des Ameisenstadiums sei einfach gewesen, sagt Pauline Fleischmann, eine Verhaltensbiologin, die die Arbeit während ihres Studiums an der Universität Würzburg in Deutschland durchgeführt hat. „Die erfahrenen Sammler [would] renne einfach aus dem Nest und verschwinde [searching for food]während die Neuen in kleinen Kreisen laufen.“
Direkt vor dem Nesteingang stellten die Forscher außerdem ein Gerät auf, das Magnetfelder manipuliert. In einem Experiment nutzte das Team das Gerät, um den Teil des Erdmagnetfelds, der parallel zum Boden verläuft, aufzuheben, und die jungen Ameisen hatten Mühe, sich während ihrer Lernspaziergänge so zu orientieren, dass sie zum Nesteingang blickten.
Anschließend sammelten die Forscher die Ameisen, extrahierten ihre Gehirne und untersuchten zwei Strukturen, sogenannte Pilzkörper, die am Lernen und an der Orientierung beteiligt sind. Ameisen, die einem gestörten Magnetfeld ausgesetzt waren, hatten kleinere Pilzkörper mit weniger Verbindungen zwischen Neuronen im Vergleich zu Ameisen, die in einer normalen magnetischen Umgebung umherliefen.
„Das macht sehr viel Sinn“, sagt Charalambos Kyriacou, ein Verhaltensgenetiker an der Universität Leicester in England, der nicht an der Studie beteiligt war. Er stellt fest, dass das Lernverhalten der Ameisen in direktem Zusammenhang mit anatomischen Veränderungen in ihrem Gehirn steht. „Als die Ameisen lernten, sah man die Veränderungen auch in ihren Pilzkörpern. Aber wenn man das Magnetfeld stört, lernen die Ameisen nichts und man sieht nichts [those] Änderungen.”
Doch seltsamerweise konnten sich die Ameisen problemlos orientieren, als die Forscher das Magnetfeld rund um einen Nesteingang vollständig eliminierten – und nicht nur den Teil parallel zur Oberfläche – und ihr Gehirn zeigte nicht die gleichen Effekte wie bei Ameisen, die dem veränderten Magnetfeld ausgesetzt waren Feld.
Das könnte daran liegen, dass Ameisen Navigationshinweise basierend auf den verfügbaren Informationen priorisieren können, vermuten die Forscher. Wenn das Magnetfeld gestört, aber verfügbar ist, versucht die Ameise möglicherweise trotzdem, daraus einen Sinn zu ziehen. „Wenn es überhaupt keine magnetischen Informationen gibt, könnten sie erkennen, dass sie diese nicht nutzen können, und anfangen, andere Hinweise als Backup zu verwenden“, sagt Fleischmann, der jetzt an der Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg in Deutschland ist.
Es könnte interessant sein zu erfahren, ob diese magnetischen Signale nur früh im Leben oder während der gesamten Lebensspanne der Ameisen Auswirkungen haben, sagt Susanne Åkesson, sensorische Ornithologin an der Universität Lund in Schweden. Solche Signale könnten besonders wertvoll für Organismen sein, die in trockeneren Wüsten wie der Sahara leben, wo sich die Form von Orientierungspunkten ständig ändert. „Es könnte über Nacht ein Sandsturm sein und die Umgebung ist völlig anders, wenn man morgens das Nest verlässt.“
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