Fänger in der Höhle - Angelstrategie einer jamaikanischen Mücke Neoditomyia farri

Es besteht ein fortwährender Bedarf an klebenden Substanzen, die vor allem in der Wundheilung von leichtem und hartem Gewebe eingesetzt werden kann, als auch für die Haftung medizinischer oder dentaler Implantaten im Gewebe. Synthetische Klebstoffsysteme haben leider den Nachteil, dass sie nur einen eingeschränkten Anwendungsbereich haben oder starke toxische Eigenschaften aufweisen. Die Entwicklung von neuen spezifischen adhäsiver Polymeren basierend auf natürlichen Klebstoffen (Stickwort "Bionik") ist daher ein wichtiger Aspekt für die Materialforschung und bietet die Möglichkeit neuer medizinischer Anwendungen. Diese biologischen Klebstoffe unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Struktur, Komposition und Funktion deutlich von synthetisch hergestellten Produkten. Dennoch ist unser Wissen über die Zusammensetzung und Eigenschaften der meisten biologischen Klebstoffe noch marginal und limitiert. Insekten nutzen Klebstoffe auf verschiedenste Weise. Die bekannteste Funktion ist der Einsatz von Klebstofftröpfen zum Beutefang. Bisher gibt es nur vereinzelte Befunde über diese Klebstoffsysteme bei Spinnen, detaillierte Untersuchungen bei anderen Insektengruppen sind bis dato kaum bis nicht vorhanden. Die vorliegende Untersuchung bietet erstmals die Möglichkeit, detailliert die Klebstoffzusammensetzung und Haftung in dipterans umfassend zu charakterisieren. Das geplante Forschungsvorhaben befasst sich mit der Morphologie der Klebedrüsen bei der Diptera-Art Neoditomyia farri und fokussiert die biochemischen Analysen auf die Zusammensetzung und Funktion des Klebstoffes. Die Befunde sollen zum einen Hinweise auf den Klebemechanismus geben und den Chemismus der Klebstoffe charakterisieren. Darüber hinaus bieten die biochemischen Daten zur Struktur und der Funktion der Klebstoffe eine Grundlage für die Entwicklung biomimetischer Polymerverbindungen, die sowohl industrielle als auch medizinische Anwendungen implizieren.

Tiere nutzen Klebstoffe auf verschiedenste Weise. Die bekannteste Funktion ist das feste Anhaften am Untergrund, wie man es von Muscheln, Meeresschnecken oder Seeigeln kennt. Daneben wird Klebstoff aber auch zum Beutefang eingesetzt, bekanntestes Beispiel sind sicher die Radnetzspinnen mit ihren großen runden Spinnennetzen. In dem vorliegenden Projekt haben wir erstmals den Aufbau und die Zusammensetzung, klebriger Seidenfäden bei der Insektenart Arachnocampa untersucht, die bis dato vor allem wegen ihrer Fähigkeit zur Lichtproduktion (sog. Biolumineszenz) in Neuseeland und Australien weltberühmt ist. Diese Tiere leben meist tief in Höhlen, locken mit dem selbstproduzierten Licht die Beute an und fangen sie mit einem klebrigen Vorhang aus Seidenfäden. Die Befunde zeigen, dass der Klebstoff größtenteils aus Wasser (>99%) besteht und nur einen kleinen Anteil an, Salzen, Proteinen und Fetten aufweist. Die Klebefäden von Arachnocampa zeigen zwar eine geringere Zugfestigkeit als die Seidenfäden von Radnetzspinnen, sind aber perfekt, an die Größe und das Gewicht der Beute (z.B. Eintagesfliegen) in der Höhle angepasst. Das vorliegende Projekt zeigt deutlich, wie sehr sich diese Mückenlarven an das Höhlenhabitat und ihrer Beute angepasst haben und mit weniger Aufwand und Ressourcen ihre Nahrung erbeuten.