Deutsche Schaben lernen den Geruch ihrer Kolonie

Kakerlaken sammeln sich häufig in dunklen Verstecken, in denen Nahrung, Feuchtigkeit und Schutz leicht verfügbar sind.

Neue Erkenntnisse belegen, dass frisch geschlüpfte Deutsche Schaben nicht lediglich einem allgemeinen Geruch zu solchen Ansammlungen folgen.

Sie können den spezifischen Kotgeruch jener Kolonie erlernen, in der ihr Leben begann.

Diese frühe Prägung könnte Jungtieren helfen, bei vertrauten Gruppenmitgliedern zu bleiben. Zugleich weist sie auf ein komplexeres Sozialleben hin, als viele Menschen diesem verbreiteten Haushaltsschädling zutrauen.

Kot unterstützt das Gedeihen von Jungtieren

Deutsche Schaben schlüpfen mit nahezu keinen Mikroorganismen in ihrem Verdauungssystem. Die Gesamtheit dieser als Darmmikrobiom bezeichneten Mikroben bildet eine lebende Gemeinschaft im Darm.

Kurz nach dem Schlüpfen fressen die jungen Schaben Kot älterer Gruppenmitglieder – ein Verhalten, das Koprophagie heißt. Diese erste Mahlzeit liefert Nährstoffe und bringt Bakterien ein, die sich im Darm ansiedeln können.

Zugleich setzen die Kotspuren chemische Stoffe frei, die als Aggregationspheromon wirken: ein Duftsignal, das Kakerlaken zusammenführt.

Da sowohl die Ernährung als auch Darmmikroben diese Substanzen verändern können, können unterschiedliche Gruppen verschiedene Duftmischungen erzeugen.

Tests zur Wahl des Koloniegeruchs

Forschende der North Carolina State University zogen frisch geschlüpfte Kakerlaken unter kontrollierten Bedingungen auf.

Zunächst nutzte das Team Tiere, deren Darm keine üblichen Mikroben enthielt, und variierte anschließend, ob sie Kot fraßen und welches Futter sie erhielten.

Einige Gruppen bekamen Nagetier-, Katzen- oder Kaninchenfutter, ohne zuvor Kot gefressen zu haben.

Andere Gruppen fraßen zunächst denselben Kot und wechselten danach zu einer dieser Futtersorten. Eine weitere Gruppe erhielt unterschiedliche Kotquellen, bekam später jedoch identisches sterilisiertes Nagetierfutter.

Die Kakerlaken wuchsen bis zum Erwachsenenalter heran und produzierten eigenen Kot. Ihre Nachkommen wurden anschließend Wahltests mit zwei kleinen Unterschlüpfen ausgesetzt, die jeweils entweder Wasser oder Kotgeruch einer bestimmten Gruppe enthielten.

Frisch geschlüpfte Tiere wählten in der Regel Unterschlüpfe mit Kakerlaken-Kotgeruch statt solche mit Wasser. Welche Gerüche sie darüber hinaus bevorzugten, hing von ihren Erfahrungen unmittelbar nach dem Schlüpfen ab.

Nahrung macht Gerüche einprägsam

Neugeborene Kakerlaken ohne vorherigen Kontakt mit Kot reagierten auf Gerüche aller drei Ernährungsgruppen.

Sie besaßen eine breite angeborene Anziehung zu Kakerlaken-Kotgerüchen, bevorzugten jedoch nicht den Duft einer bestimmten Gruppe.

Nachdem die Tiere Kot einer Gruppe gefressen hatten, veränderte sich dieses Muster. Diese Jungtiere bevorzugten später den dazugehörigen Geruch, was darauf hindeutet, dass die Nahrungsaufnahme ihnen half, einen kolonieeigenen Duft zu erlernen.

Nahrung ermöglicht das Lernen

Um diese Annahme zu prüfen, trennten die Forschenden Geruch und Nährwert voneinander: Einige Jungtiere erhielten nur Glukose, einen einfachen Zucker, andere rochen Kot, ohne ihn zu berühren, und eine weitere Gruppe fraß Glukose, während der Kotgeruch den Behälter erfüllte.

Weder der Geruch allein noch Glukose allein führte zu einer eindeutigen Vorliebe, wohl aber die Kombination aus beidem.

Dieses Ergebnis belegt assoziatives Lernen, bei dem ein Tier ein Signal mit einer nützlichen Belohnung verknüpft.

Für frisch geschlüpfte Kakerlaken erhielt ein bestimmter Kotgeruch Bedeutung, wenn er gemeinsam mit Nahrung auftrat.

Entscheidend ist, was Kakerlaken fressen

Die Ernährung beeinflusste die Geruchsvorlieben stark. Nachkommen bevorzugten Kotgerüche von erwachsenen Tieren, die mit derselben elterlichen Ernährung aufgewachsen waren, gegenüber Gerüchen von Erwachsenen mit einer anderen Ernährung.

Wenn erwachsene Tiere zunächst unterschiedliche Kotmikroben erhielten, später jedoch dasselbe sterilisierte Futter fraßen, konnten ihre Nachkommen die Gruppen nicht zuverlässig unterscheiden. Die gemeinsame Ernährung könnte die späteren Kotgerüche ähnlicher gemacht haben.

Auch das Wachstum wurde von der Ernährung beeinflusst. Kakerlaken, die Katzenfutter erhielten, entwickelten sich tendenziell schneller, während Tiere mit Kaninchenfutter langsamer heranwuchsen und als Erwachsene kleiner blieben.

Das frühe Fressen von Kot hob die Folgen einer minderwertigen Ernährung nicht auf.

Unter Laborbedingungen schien das Darmmikrobiom zudem nicht erforderlich zu sein, damit die Tiere das Erwachsenenalter erreichten, obwohl es andere Aspekte von Gesundheit und Überleben beeinflussen könnte.

Deutsche Schaben erinnern sich an ihre Kolonie

„Dieser Befund könnte zur Bekämpfung von Kakerlakenbefall genutzt werden“, sagte Ayako Wada-Katsumata, Hauptautorin der Studie und Principal Research Scholar an der North Carolina State University.

„Wir haben herausgefunden, dass Aggregationspheromone äußerst wichtig dafür sind, wie diese Kakerlaken einander finden und sich zu Gruppen zusammenschließen.“

Wada-Katsumata erklärte, dass junge Kakerlaken von der Gruppe erhalten, was sie benötigen, und sie daher nicht verlassen. Dadurch könnten Fallen und Köder weniger wirksam sein.

Sie ergänzte, ein Duft, der alle Deutschen Schaben anziehe, könnte Fallen in Wohnungen, Krankenhäusern und Restaurants effektiver machen.

Sozialverhalten erscheint vielschichtiger

„Wir betrachten Kakerlaken als subsozial: Sie leben weder vollständig allein, noch zeigen sie die Gruppenverhaltensweisen von Bienen oder Ameisen“, sagte Coby Schal, Mitautor der Studie.

„Die Nutzung von Kot-Aggregationspheromonen zur Erkennung ihrer Geburtsgruppe ähnelt dem Verhalten sozialer Insekten wie Bienen, Wespen, Ameisen und Termiten. Diese Insekten verwenden zur Erkennung von Nestgenossen üblicherweise Körpergerüche statt Kotgerüche.“

Schal zufolge lernen und erinnern sich beide Gruppen an den Geruch ihrer Kolonie, doch der Duft stammt jeweils aus unterschiedlichen Quellen.

Erinnerung daran, wohin sie gehören

„Was wir hier beobachten, ist eine Fähigkeit zum Lernen und zur Gedächtnisspeicherung, die man einem Insekt wie der Kakerlake häufig nicht zutraut“, sagte Coby Schal.

„Kakerlaken haben ihre eigene Variante entwickelt, Verwandtschaftsbindungen aufzubauen.“

Die frisch geschlüpften Tiere scheinen eine frühe Geruchserinnerung speichern und sie später nutzen zu können, wenn sie entscheiden, wo sie sich versammeln.

Nächste Schritte für die Forschung

Die Experimente erfassten das Verhalten, nicht jedoch die exakten Bakterien oder flüchtigen Chemikalien, die für jeden Geruch verantwortlich sind. Daher kann das Team die Signale bislang nicht bestimmen.

Auch eine neue Falle oder ein neuer Köder wurde nicht getestet; die vorgeschlagene Anwendung zur Schädlingsbekämpfung bleibt somit ein Ziel für die Zukunft.

Für die Studie kamen eine seit Langem bestehende Laborkolonie und kleine Testarenen zum Einsatz. Populationen in freier Umgebung könnten einer größeren Vielfalt an Nahrung, Chemikalien, Unterschlüpfen und konkurrierenden Gerüchen begegnen.

Trotz dieser Einschränkungen zeigen die Ergebnisse, dass frisch geschlüpfte Deutsche Schaben eine angeborene Anziehung mit erlernten Geruchsvorlieben verbinden.

Ihre ersten Mahlzeiten könnten sowohl die Mikroben in ihrem Körper als auch die soziale Gruppe prägen, in deren Nähe sie bleiben.