Eine Arbeiterin leckt den süßen Saft einer Eibenbeere, der im Nest von anderen gespeichert wird. Kooperation ist alles im Ameisenstaat.

Fotos: Birgit Schlick-Steiner & Florian Steiner

In einem Waldameisenhügel können mehrere Millionen Ameisen leben. Forscher wollen die molekularen Grundlagen dafür erkunden.

Fotos: Birgit Schlick-Steiner & Florian Steiner

Die Forscher haben gezeigt: Umweltfaktoren könnten sich stärker auf die Umgangsformen auswirken als bisher angenommen.

Sie haben keinen Chef, der ihnen Aufgaben zuteilt, und doch wissen sie genau, was zu tun ist. Ihnen wird soziales, altruistisches Verhalten nachgesagt, doch mit menschlichen Kategorien hat das nichts zu tun. Sie handeln zwar im Kollektiv wie ein "Superorganismus", die einzelnen Individuen sind aber nicht gerade intelligent und scheren sich vermutlich herzlich wenig um Nächstenliebe.

Ameisen gehören zu den wenigen Tieren, die in arbeitsteilig durchorganisierten Gesellschaften leben und die höchste Form der Kooperation entwickelt haben: die Eusozialität. Was bedeutet, dass die Horden an schuftenden Arbeiterinnen auf eigene Nachkommen verzichten – und stattdessen die Fortpflanzung der Königin überlassen.

Doch wo liegen die Grenzen der Kooperation? Wann kommt es zu Konflikten? Und welche Bedeutung hat dabei das enge Verwandtschaftsverhältnis der Tiere? Birgit Schlick-Steiner, Biologin an der Universität Innsbruck, möchte diesen Fragen auf genetischer Ebene nachgehen. "Jahrzehntelang betonte man, dass die enge Verwandtschaft der Arbeiterinnen zu ihren Schwestern der Grund für die extreme Kooperation ist", sagt Schlick-Steiner. Schließlich teilen die Töchter mit der Königin im Schnitt nur 50 Prozent des Erbguts, während sie mit ihren Schwestern zu 75 Prozent verwandt sind.

"Es gibt Ungereimtheiten in der Natur, die dieser Theorie widersprechen" , sagt die Ameisenforscherin, die eine in Österreich einzigartige Forschungsgruppe zu molekularer Ökologie leitet. Einerseits gibt es eusoziale Arten, die keine derartig speziellen Verwandschaftsbande zusammenhält, so wie Termiten, Blattläuse, Pistolenkrebse oder Nacktmulle.

Genetische Vielfalt

Andererseits gibt es viele Ameisenarten, bei denen mehrere Königinnen in einer Kolonie leben bzw. eine Königin von mehreren Männchen begattet wird, wodurch auch hier die Arbeiterinnen nicht zwingend extrem nah verwandt sind - und trotzdem kooperieren. Die Forscher vermuten, dass durch diese Strategien die genetische Vielfalt im Ameisenstaat vergrößert wird, um sich leichter an Umweltveränderungen anpassen oder Krankheitserregern widerstehen zu können.

Schlick-Steiner und ihre Kollegen haben mehr als 500 Arbeiterinnen aus 23 Nestern der australischen Ameisenart Myrmecia brevinoda DNA-Vaterschaftstests unterzogen, um zu prüfen, ob sie von einer mehrfach besamten Königin bzw. mehreren Königinnen abstammen. Dabei kommt in einem Nest jeweils nur die eine oder andere Variante vor, wie die Wissenschafter kürzlich in der Fachzeitschrift Molecular Ecology zeigten. Um mehr über solche Abwandlungen herauszufinden, verwenden Schlick-Steiner und ihr Team Werkzeuge der Genomik. "Wir werden Genomsequenzen heranziehen, um das Sozialverhalten der Ameisen zu untersuchen." Mithilfe der Bioinformatik werden einzelne DNA-Abschnitte identifiziert, die für gewisse Eigenschaften einer Art verantwortlich gemacht werden können.

Wie etwa das Konfliktpotenzial unter Artgenossen verschiedener Kolonien, die im Normalfall aufgrund des unterschiedlichen Duftprofils aggressiv aufeinander reagieren. Erst vor kurzem haben die Molekularökologen im Tiroler Ötztal eine neue Ameisenart gefunden: Tetramorium alpestre zeigt sich teils aggressiv gegenüber Bewohnern anderer Nester, teils kooperieren sie miteinander.

Dabei gibt es Staaten sowohl mit nur einer als auch mit mehreren Königinnen, wobei sich dies nicht auf den Aggressionsgrad auswirkt. "Wir wollen herausfinden, ob es eine genetische Disposition dafür gibt", sagt Schlick-Steiner. "Sollte es eine geben, werden wir testen, inwieweit sie durch Umweltbedingungen aktiviert wird, und ob diese Zusammenhänge besser als die Verwandtschaftsverhältnisse die Verhaltensänderung erklären können." Dass auch Ameisen, die kein bisschen verwandt miteinander sind, hervorragend zusammenarbeiten, beweisen invasive Arten wie die Feuerameise in den USA oder die argentinische Ameise an der europäischen Mittelmeerküste, die Superkolonien aus Millionen von Nestern bilden, sich Straßen teilen, Arbeiterinnen untereinander austauschen und andere Arten verdrängen. In kleinerem Maßstab kooperieren auch Kolonien der Art Lasius austriacus, die die Innsbrucker Forscher 2002 in Niederösterreich entdeckten.

DNA-Analysen und Experimente bewiesen, dass sie jeweils eng verwandt waren und Vertreter anderer Kolonien sehr wohl als fremd erkannten, was gängigen Theorien über die zwischenstaatliche Kooperation widersprach. Die Umweltbedingungen sind in diesem Fall dafür verantwortlich, so Schlick-Steiner. Denn die seltene Art lebt unterirdisch in Symbiose mit Wollläusen, deren Honigtau sie melkt – es gibt also keinen Grund, sich durch Revier- und Futterkämpfe Verluste einzuhandeln.

Blockierte Aggressionen

Sollten jene DNA-Abschnitte identifiziert werden, die Aggressionen blockieren, könnten in Zukunft Mittel entwickelt werden, um die Ausbreitung von Superkolonien zu stoppen. Konflikte gibt es aber auch so genug: "Ein Drittel der europäischen Arten sind Sozialparasiten und darauf spezialisiert, andere auszunutzen. Königinnen schleichen sich etwa in fremde Nester, bringen die dortige Königin um und benutzen die Arbeiterinnen, um einen eigenen Staat aufzubauen", schildert Schlick-Steiner. Sie interessiert sich auch für die Kooperation zwischen Ameisen und Pilzen, die zur Stabilisierung der Nester dienen. "Wir untersuchen eine Art, die parallel mit zwei Pilzarten in Symbiose lebt", sagt die Biologin.

"Sehr spannend ist auch eine Art, die regelmäßig ein fremdes Nest übernimmt und Sporen des eigenen Pilzes mitnimmt. Wir wollen wissen, wie sich das auf die Chemie des Nestes auswirkt." Fragen, die viele Forscherleben ausfüllen können, vor allem wenn man bedenkt, dass es neben den beschriebenen 12.000 Ameisenarten noch geschätzte 8000 weitere gibt – deren Sozialverhalten nach wie vor viele Rätsel aufgibt. (Karin Krichmayr, DER STANDARD, 21.3.2012)