Süßschnabel. Ursprünglich fliegt die Fruchtfliege Drosophila melanogaster (hier ein Männchen, erkennbar am schwarzen Hinterleibsende) vor allem auf „Marula“. Foto: S.Karberg
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Herkunft der Fruchtfliege Ein Supermodel aus Afrika

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Drosophila melanogaster ist wohl das bestuntersuchte Tier der Welt. Doch erst jetzt haben Forscher entdeckt, woher die Art stammt.

Spätestens beim Blick auf den Obstteller kann selbst der griesgrämigste Berliner dem Winter etwas Positives abringen: Endlich schwirren diese Fruchtfliegen nicht mehr durch die Küche, die sich sommers binnen Tagen zu vertausendfachen scheinen. Doch spätestens im nächsten Sommer sind sie wieder da, dem Menschen so treu folgend wie lästig.

Forscher stören die winzigen, keine drei Millimeter großen Insekten jedoch keineswegs. Drosophila melanogaster – die Tau liebende mit dem schwarzen Bauch – gilt als das wohl bestuntersuchte Lebewesen der Erde. Mindestens acht Nobelpreise sind für Erkenntnisse verliehen worden, die mit Hilfe des rotäugigen Zweiflüglers gewonnen wurden – von der Entdeckung der Chromosomen als Träger der Erbinformation, über die Mechanismen früher Embryonalentwicklung bis hin zur Mechanik der inneren Uhr von Zellen. Lange bevor das menschliche Erbgut analysiert war, hielten Fliegenforscher schon längst die Genomsequenz „der“ Fliege in Händen.

In hunderten von Labors weltweit halten Forscher zigtausende Drosophila-Stämme in kleinen Marmeladengläsern mit Watte- oder Schaumstoffstopfen, um zu verstehen, wie komplexe Organismen funktionieren oder was bei Krankheiten schief läuft. Doch woher dieses Supermodel der Biologie ursprünglich stammt und seit wann es sich das Obst mit dem Menschen teilt, war bislang unbekannt. Jetzt berichten Suzan Mansourian und Marcus Stensmyr von der Universität Lund in Schweden im Fachblatt „Current Biology“ von des Rätsels Lösung.

Jahrelang Fliegen anstarren

Der Erste, der das, was da ums Obst schwirrte, 1830 als eigenständige Art beschrieb, war ein deutscher Insektenforscher: Johann Wilhelm Meigen. Berühmt und zum wichtigsten Modellorganismus der Biologie wurde die Fliege aber erst durch Thomas Hunt Morgan. Etwa 1907 hatte der Zoologe begonnen, die Fliegen in seinem Labor an der New Yorker Columbia Universität zu züchten.

Die sonst so lästige Eigenschaft, sich rapide zu vermehren, kam dem Forscher gerade recht. Er wartete auf eine Mutation, eine spontane Veränderung der Fliege, die sich weitervererbte. Drei Jahre lang starrte Morgan also Tag für Tag Tausende winziger rotäugiger Fruchtfliegen an. Im Winter 1910 wollte er schon aufgeben, da blickte er eines Morgens in die komplett weißen Augen einer männlichen Fliege: Die erste dokumentierte Mutation („white“) einer Fruchtfliege.

Die Frucht des Marula-Baumes wird etwa so groß wie eine Mirabelle (drei Zentimeter im Durchmesser) und goldgelb, kann roh verzehrt aber auch zu Amarula-Likör oder - Öl weiterverarbeitet werden. Foto: mauritius images
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Seitdem haben Forscher für so gut wie jedes der 19 806 Fliegengene Dutzende Mutationen entdeckt oder herbeigeführt. Denn nur so lässt sich etwas über die Funktion der Gene lernen. So wie Morgan aus „white“ und anderen Mutationen rückschloss, dass Gene hintereinander auf Chromosomen liegen, spürte Jahrzehnte später auch die Tübinger Biologin Christiane Nüsslein-Volhard über Mutationsexperimente die Gene auf, die die Entwicklung früher Embryonen steuern. In beiden Fällen stellte sich heraus, dass die biologischen Grundprinzipien auch für Menschen gelten. Etwa 75 Prozent der Gene, die beim Menschen an der Entstehung von Krankheiten beteiligt sind, haben ein Pendant in der Fliege.

Austauschbare Gene zwischen Mensch und Fliege

Mitunter sind die Gene sogar austauschbar, obwohl der letzte gemeinsame Vorfahr von Fliege und Mensch vor etwa 500 Millionen Jahren gelebt haben dürfte. So kann etwa das Gen „Pax6“, das im defekten Zustand beim Menschen und anderen Säugetieren die Entwicklung der Augen stört, in der Fliege die Genmutation „eyeless“ ausgleichen, die ebenfalls verkümmerte (Komplex-)Augen auslöst. Offenbar haben eyeless und Pax6 auch nach 500 Millionen Jahren Evolution sowohl in Fliege als auch Mensch noch immer die gleiche Funktion: Augenentwicklung zu ermöglichen - auch wenn die Augen völlig unterschiedliche sind.

All das und noch viel mehr Details wissen Forscher über Drosophila melanogaster – doch woher das Supermodel eigentlich kommt, blieb ein Rätsel. Zwar gibt es die Fliege auch fast überall in der Natur – immer dort, wo es süße, reife Früchte gibt und die Wohlfühltemperatur von 25 Grad Celsius stimmt. Doch all diese Populationen sind irgendwann dorthin eingewandert, als Kulturfolger des Menschen. „Die Fliegen in den Obstschalen unserer Küchen sind die direkten Vorfahren einer Gruppe von Fliegen, die auf Marula-Früchten in einem fernen Urwald leben“, sagt Marcus Stensmyr. „Vor etwa 10 000 Jahren sind diese Fliegen bei ihren menschlichen Nachbarn eingezogen und haben mit ihnen die Welt besiedelt.“

Giraffenmist ist ok, Löwenkot meidet die Fliege

Den Fliegen auf die Spur kamen die Forscher, als Suzan Mansourian im Zuge ihrer Doktorarbeit die Duftsensoren in den Antennen am Kopf der Fliege untersuchte, mit denen die Tiere etwa Futter und Paarungspartner aufspüren. Dafür unternahm sie auch Feldversuche in Afrika – stellte etwa fest, dass die Fliegen Löwenkot meiden, während sie ihre Eier bedenkenlos auf die Hinterlassenschaften von Giraffen ablegen. Grund dafür ist Phenol, das von Bakterien produziert wird, die in Löwenkot vorkommen, und denen der Fliegennachwuchs nicht ausgesetzt werden soll.

Als Mansourian ihre Fliegenfallen in Zimbabwe zufällig in der Nähe von Marula-Bäumen aufstellte, fing sie in kürzester Zeit so viele Drosophila wie nie. Sie zogen die reifen Früchte von Sclerocarya birrea, auch Elefantenbaum genannt, sogar allen anderen Früchten vor – auch die Fliegen aus anderen Teilen der Welt, die seit unzähligen Generationen nie Marula-Früchte genießen konnten. Offenbar reagieren die Sinnesorgane der Tiere noch immer auf die Marula-Duftstoffe.

Fliegen fliegen auf Marula

Nicht nur Fliegen fliegen auf Marula, auch die Menschen in der Region. Das Volk der San nutzt die Frucht seit tausenden von Jahren. Darauf deutet der Fund von mindestens 24 Millionen der walnuss-großen Marula-Kerne in einer Höhle in der Region. „Die San haben offenbar viel Zeit investiert, um Marula zu sammeln und zu verarbeiten, wohl als Grundnahrungsmittel für viele Monate des Jahres“, schreiben die Forscher. Das sei wohl der Ursprung der Kontaktaufnahme zwischen Drosophila melanogaster und Homo sapiens gewesen.

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Die Lager voller Marula-Früchte in den Höhlen lockte die Fliegen an. Die Höhlen boten genug Futter aber auch Schutz vor Fressfeinden und schlechtem Wetter. Und mit ein wenig Gewöhnung an die Dunkelheit geschlossener Räume und Toleranz gegenüber dem Alkohol in den gärenden Früchten, passte sich die Fliege dem Menschen an. Ein Schritt, ohne den die Wissenschaft heute wohl ein Supermodel weniger hätte und sehr viel weniger wüsste.

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