Das trotzige Ei der Aedes albopictus

21. Juni 2016
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Die Asiatische Tigermücke breitet sich von Südeuropa nach Norden aus und überträgt für den Menschen gefährliche Viren. Gebremst wird sie nur durch das kühle Klima Nordeuropas. Die Mechanismen der Kältetoleranz im Mückenei wurden nun mit dem Elektronenmikroskop aufgedeckt.

Klein, aber absolut nicht harmlos – die Asiatische Tigermücke Aedes albopictus kann 22 Viren übertragen, darunter auch die des lebensgefährlichen Dengue-Fiebers und des Chikungunya-Fiebers. Eigentlich aus Asien kommend, sind die Insekten mittlerweile in Südeuropa heimisch. In Deutschland konnte die wärmeliebende Mücke dieses Jahr zum ersten Mal in St. Georgen (Freiburg) sowie in Heidelberg überwintern, zuvor war ihr der Winter hier zu kalt. Bei unter 11 Grad mittlerer Jahrestemperatur sterben Larven und Puppen der Mücken, die Eier jedoch überleben bis zu minus 10 Grad. Was dabei im Inneren des Eis passiert, haben Wissenschaftler in Frankfurt nun untersucht.

Für den Umgang mit Kälte haben Tigermücken zwei Strategien parat. Einerseits können sie sich in eine Art Winterschlaf (die sogenannte Diapause) begeben, andererseits arrangieren sie sich mit kälteren Temperaturen. „Wir haben deshalb eine Population von Aedes albopictus aus Italien durch gezielte Lichtzufuhr in die Diapause geschickt. Anschließend haben wir die Hälfte der so behandelten Eier statt den üblichen 25 Grad im Labor einen Tag lang ungemütlichen 3 Grad ausgesetzt, um die Kälteakklimatisierung in Gang zu setzen“, so der Leitautor der Studie, Aljoscha Kreß vom Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum.

Ei einer Asiatischen Tigermücke Aedes albopictus unter dem Elektronenmikroskop. © Aljoscha Kress

Ei einer Asiatischen Tigermücke Aedes albopictus unter dem Elektronenmikroskop. © Aljoscha Kress

Zuletzt wurden die Mückeneier unter dem Transmissions-Elektronenmikroskop genau angeschaut und gemessen, wie dick einzelne Schichten des Eis als Folge der Kälteanpassung waren. Dabei zeigte sich, dass Diapause und Kältestress auf ganz unterschiedliche Weise die Struktur des Eis verändern. Im Zuge der Diapause werden Teile des Chorion dünner. „Damit ist eine lange im Raum stehende Hypothese widerlegt, der zufolge die vor Frost schützende Wachsschicht getreu dem Motto ‚Viel hilft viel’ bei Kälte eher dicker wird“, erläutert Kreß. „Wir vermuten eher, dass sich die Qualität der Wachsschicht ändert. Wenn die Dichte zunähme und sich der Anteil z.B. an ungesättigten Fettsäuren änderte, entstünde eine effektive Kältebarriere.“

Kälteanpassung in der Serosa

Die Kälteakklimatisierung der Mückeneier wird im Gegensatz dazu in der Serosa sichtbar. Unter dem Elektronenmikroskop sieht man, dass der Raum zwischen äußerer und innerer Eihaut bei Eiern, die Kältestress erfahren haben, vergrößert wird. Solch ein Zwischenraum könnte dazu dienen, sich bildende Eiskristalle zu isolieren. Diese Funktionsweise gleicht einem doppelwandigen Zelt, indem sich die Eiskristalle am Außenzelt bilden, während das Innenzelt – in diesem Fall das Ei mit dem Mückenembryo – vor Frost geschützt bleibt.

Ei einer Asiatischen Tigermücke im Anschnitt mit Eihhaut (Serosa) und Eihülle (Chorion) v.l.n.r. Deutlich erkennbar ist rechts die dunkel erscheinende Wachsschicht des inneren Chorions. © Aljoscha Kress

Ei einer Asiatischen Tigermücke im Anschnitt mit Eihhaut (Serosa) und Eihülle (Chorion) v.l.n.r. Deutlich erkennbar ist rechts die dunkel erscheinende Wachsschicht des inneren Chorions. © Aljoscha Kress

„Die Erkenntnisse unserer Studie ergänzen das Wissen über die komplexen, physiologischen Mechanismen der Kälteanpassung der kleinen Blutsauger. Außerdem liefern sie Anknüpfungspunkte für weitere Forschung darüber, wie eine eigentlich in den Tropen beheimatete Art weiter nördlich überwintern kann. Dieses Wissen ist wichtig, wenn es darum geht, zukünftige Verbreitungsgebiete der Asiatischen Tigermücke genauer zu modellieren und ihre bisherige Ausbreitung besser zu verstehen“, resümiert Kreß.

Originalpublikation:

Effects of diapause and cold acclimation on egg ultrastructure: new insights into the cold hardiness of the Asian tiger mosquito Aedes (Stegomyia) albopictus
Aljoscha Kren et al.; Journal of Vector Ecology, doi: 10.1111/jvec.12206; 2016

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