bedeckt München 12°
vgwortpixel

Sexualforschung:Was Fliegen wollen

Ob das Männchen darf, entscheidet das Fliegenweibchen. Und sie macht es ihm nicht leicht.

(Foto: Solvin Zankl)

Die Paarung von Drosophila melanogaster verläuft so komplex, dass es fast menschlich wirkt. Forscher hoffen daher, dass sie auch etwas über uns lernen, wenn sie die neuronalen Verstrickungen der Fliegen-Liebe entschlüsseln.

Der haushaltsüblichen Frischhaltedose haftet wenig Romantik an. Für die Liebe ist sie trotzdem gut geeignet, ganz besonders für Massenorgien: Weltweit beugen sich Forscher über solche transparenten Boxen und beobachten Hunderte Taufliegenpaare - beim Kennenlernen, der Annäherung und natürlich auch beim Geschlechtsverkehr. Was vor allem nach Augenschmerzen klingt. Immerhin sind diese Tiere nur zwei Millimeter groß. Aber die Forschung liebt das Sexleben von Drosophila melanogaster, und das aus gutem Grund. Es ist nämlich kompliziert, und zwar so sehr, dass es bisweilen menschlich wirkt und dass viele Wissenschaftler glauben, vom Lieblingsmodelltier etwas über das Verhalten höherer Wesen lernen zu können. Das zeigt auch ein Dreierpack neuer Studien, das sich ganz speziell dem Paarungsgebaren weiblicher Taufliegen widmet.

Bislang hatte die Forschung vor allem die Männchen untersucht. So ist inzwischen klar, dass männliche Fliegen erst lernen müssen, wie ein Weibchen aussieht. Zudem hilft eine gute Antenne für die Duftstoffe, die paarungsfähige Weibchen verströmen. Wenn beides passt, weiß der Fliegenmann dann aber recht schnell, was er will. Er beginnt selbst Pheromone auszudünsten, mit den Flügeln einen rhythmischen Brummsong anzustimmen und wartet darauf, dass er zum Zuge kommt.

Bis das Männchen sich und alle relevanten Körperteile in Position gebracht hat, vergehen Minuten

Ob und wann er darf, darüber entscheidet aber das Weibchen - und es macht es seinem Partner nicht leicht. Anstatt dem Werben zügig nachzugeben, startet es ein Programm der Zurückweisung, um den besten Vater für die nächste Madengeneration zu finden. Genau dieses komplizierte Verhalten interessiert vor allem Neuroforscher: "Die weibliche Paarungsbereitschaft ist ein exzellentes Modell für komplexe Verhaltensentscheidungen", sagen Jennifer Bussell und Kollegen von der Rockefeller Universität, New York. In der aktuellen Ausgabe von Current Biology (Bd. 24, S. 1, 2014) beschreiben die Neurogenetiker erstmals einen Typ von Nervenzellen im Fliegenbauch, der spezifische Verhaltensmuster der Drosophila-Weibchen steuert. Diese Neuronen entscheiden, ob das Weibchen stillhält; was essenziell ist, schließlich vergehen einige Minuten, bis das Männchen auf seine Partnerin geklettert ist und alle nötigen Körperteile in Position gebracht hat. Die Studie zeigt zugleich, dass es noch mehr spezialisierte Schaltkreise im Nervensystem der Fliegenweibchen geben muss, denn vor der Paarung sollten sich auch die Vaginalplatten öffnen - und darauf haben besagte Nerven keinen Einfluss. Überhaupt scheinen eigene Neuronentypen jede einzelne Reaktion der Weibchen zu steuern. Das belegt auch eine zweite Studie, die parallel in Neuron erscheint (Bd. 83, S. 149, 2014).

Dennoch haben die Männchen das letzte Wort, denn die Samenflüssigkeit, die sie in den Weibchen deponieren, dient nicht allein dem Spermientransport. Sie enthält ein Arsenal von Eiweißstoffen, von denen eines, das Sexpeptid, besonders wichtig erscheint. Eine Dosis davon reicht, um in Drosophilaweibchen zwei typische Muster des rätselhaften Post-Sex-Verhaltens auszulösen: Abwehr weiterer Verehrer und vermehrte Eierproduktion. Nur wie funktioniert diese Fremdmanipulation?

Illustration der Nervenbahnen, die die sexuelle Aktivität der Taufliege (Obstfliege, auch Fruchtfliege im Deutschen; nicht zu verwechseln mit den eigentlich als Fruchtfliegen bezeichneten Bohrfliegen, Tephritidae) steuern. Die orange markierten Leitungen verbinden den Uterus mit dem Gehirn der Fliege.

(Foto: Mark Palfreyman)

"Als wir vor ein paar Jahren anfingen, uns mit diesem Problem zu befassen, war nichts über die Funktionsweise des Sexpeptids bekannt", sagt Barry Dickson, Autor der dritten Studie in Neuron. Dickson ist eine Größe in der Taufliegen-Paarungsforschung. Am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie in Wien machte der Australier mit seinem Team 2008 den Rezeptor ausfindig, den das Sameneiweiß der Fliegenmännchen im Unterleib des Weibchens aktiviert. Der Sexpeptid-Rezeptor ist im Inneren der weiblichen Fliege auf vielen Zellen zu finden, aber wenn er eine spezifische Wirkung auf das Verhalten der Weibchen habe sollte, musste es auch spezielle Nervenzellen dafür geben. Ein Jahr später identifizierten die Wiener Forscher die Nervenzellen, die das Signal des Sexpeptids ins sogenannte Nervenmark weiterleiten. Aber leitet dieses auch die Nachricht der erfolgreichen Kopulation weiter?

Das haben Dickson und Kollegen jetzt untersucht - und Nervenzellen gefunden, die das Sexsignal bis zum Oberschlundganglion hindurchreichen, dem aus nur 100 000 Nervenzellen aufgebauten Gehirn der Fliege (das menschliche besteht aus etwa 100 Milliarden). Die Neurowissenschaftler konnten sogar die Region des Fliegenhirns ausmachen, in der die Botschaft ankommt. Sie entspricht dem Hypothalamus, der in Wirbeltieren unter anderem für die Steuerung des Sexualverhaltens verantwortlich ist. Dickson, der gerade ein Labor am angesehenen Howard Hughes Medical Institut bezogen hat, ist aufgeregt: "Wir wissen jetzt, wo wir im Gehirn der Fliegen weitersuchen müssen."

Doch die Freude der Forscher bezieht sich nicht nur darauf, dass man den neuronalen Mechanismus der Taufliege nun besser versteht. Die Forschung an Drosophila dient stets auch als Test für experimentelle Konzepte, die im viel größeren und komplexeren Hirn des Menschen zu Erkenntnissen führen könnten. Ob dabei auch Ähnliches rauskommt? "Es ist viel zu früh, um zu sagen, ob vergleichbare Schaltkreise in Menschen wie Fliegen das Verhalten und den Stoffwechsel steuern", sagt Dickson. Und selbst wenn: "Diese Schaltkreise würden in den verschiedenen Spezies ganz unterschiedlichen Input bekommen". Das Sexpeptid und sein neuronaler Signalweg seien fast mit Sicherheit einzigartig für Fliegen und ihre enge Verwandtschaft.

Was erst mal beruhigend klingt. Aber wer weiß: Bestimmt birgt auch der Sex des Menschen noch seine eigenen dunklen Geheimnisse.