Gen lässt Blau nach Banane duften: Taufliegen-Larven können Licht riechen

Bochumer Wissenschaftlern ist es gelungen, Taufliegen-Larven genetisch so zu verändern, dass sie blaues Licht riechen können. Die Forscher können einzelne der 28 Riech-Nervenzellen der Larven für diese Wahrnehmung aktivieren. Für die Tiere, die Licht normalerweise meiden, riecht blaues Licht dann nach Banane, Marzipan oder Klebstoff – alles Duftstoffe, die in verfaulendem Obst verkommen und für Fliegenlarven attraktiv sind. Blaulicht finden sie dann entsprechend anziehend.

Die Bochumer und Göttinger Forscher um Prof. Dr. Klemens Störtkuhl versprechen sich davon Einsichten in die Verschaltung und die Funktionsweise des Gehirns. Sie berichten in der Internationalen Zeitschrift Frontiers in Neuroscience Behavior.

Licht riecht lecker

Die Riech-Nervenzellen der nur einen Millimeter kleinen genetisch veränderten Fliegenlarven sind alle in der Lage, das entsprechende Protein herzustellen, das durch Licht aktiviert wird. Welche der 28 Zellen schließlich licht-empfindlich wird, können die Forscher mit Hilfe von genetischen Markern frei wählen. „Wir konnten sowohl Zellen aktivieren, die normalerweise abstoßende Düfte wahrnehmen, was eine Schreckreaktion bei den Tieren auslöst, als auch solche, die attraktive Düfte wahrnehmen, wie Banane, Marzipan oder Klebstoff“, erklärt Prof. Störtkuhl. Die aktivierten Nervenzellen senden bei Bestrahlung mit blauem Licht der Wellenlänge 480nm ein elektrisches Signal – sie feuern. Die Larve hat so den Eindruck, Düfte wahrzunehmen. Das Experiment zeigt, dass sich Larven, bei denen Nerven-Zellen, die für attraktive Duftstoffe zuständig sind, lichtempfindlich gemacht wurden, auf das Licht zu bewegen, während genetisch unveränderte Larven Licht generell meiden.

Tiere werden nicht verletzt

Die Forscher können den Effekt außerdem elektrophysiologisch messen. Dünne Elektroden können das Signal der Licht-aktivierten Nervenzellen detektieren. So lässt sich die Verarbeitung des Nervensignals bis ins Gehirn weiterverfolgen und somit lassen sich neuronale Netze nicht-invasiv beobachten. „Der große Vorteil dieser Technik besteht darin, dass wir am lebenden Tier Tests durchführen können, ohne es zu verletzen“, sagt Prof. Störtkuhl. Die Forscher versprechen sich mit dieser neuen Technik weitere Einblicke in die Verschaltung und die Funktionsweise des Gehirns. Der Geruchssinn funktioniert bei den genetisch veränderten Fliegenlarven übrigens normal.

Gleiches Prinzip auch bei anderen Tieren

In weiteren Studien wollen die Forscher nach demselben Prinzip auch erwachsene Taufliegen mit den photoaktivierbaren Proteinen ausstatten, um in ihrem Gehirn einzelne Nervenzellen gezielt anregen zu können. Die hier erfolgreich eingesetzte Methode werden nun auch in anderen Laboren u.a. dann der RUB bei Mäusen etabliert werden, um ähnliche Fragestellungen beantworten zu können.

Titelaufnahme

Bellmann D, Richardt A, Freyberger R, Nuwal N, Schwärzel M, Fiala A and Störtkuhl KF (2010) Optogenetically induced olfactory stimulation in Drosophila larvae reveales the neuronal basis of odor-aversion behavior. Front. Behav. Neurosci. 4:27. doi:10.3389/fnbeh.2010.00027, http://frontiersin.org/neuroscience/behavioralneuroscience/paper/

10.3389/fnbeh.2010.00027/

Weitere Informationen

Prof. Dr. Klemens Störtkuhl, Lehrstuhl Zellphysiologie, AG Sinnesphysiologie, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-25838, E-Mail: klemens.stoertkuhl@rub.de

Redaktion: Meike Drießen