Gen aktiviert – und plötzlich verhält sich die Fliege wie eine andere Art: Wissenschaft gelingt erstaunlicher Eingriff

Wie entsteht eigentlich das Verhalten von Tieren, und wie stark lässt es sich durch genetische Faktoren beeinflussen? Diese grundlegenden Fragen der Biologie wurden nun durch eine beeindruckende Studie japanischer Wissenschaftler beantwortet.

Ein Team aus der Universität Nagoya und dem Nationalen Institut für Informations- und Kommunikationstechnologie (NICT) aktivierte bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster ein einzelnes Gen in bestimmten Nervenzellen – mit einem verblüffenden Effekt:

Die Fliege zeigte erstmals ein Paarungsverhalten, das eigentlich nur bei einer anderen Art vorkommt, der Drosophila subobscura.

Zwei Fliegenarten – zwei ganz unterschiedliche Paarungsrituale

Beide Fliegenarten teilen das sogenannte „fruitless“-Gen (fru), das für das Paarungsverhalten eine entscheidende Rolle spielt.

Doch die Art und Weise, wie dieses Gen genutzt wird, unterscheidet sich signifikant:

Bei der bekannten Drosophila melanogaster gehört das typische „Liebeslied“ zum Balzritual: Männchen erzeugen durch das rhythmische Flügelschlagen einen Ton, um Weibchen zu umwerben.

Die nahe verwandte Art Drosophila subobscura hingegen zeigt eine ganz andere Strategie: Männchen würgen Nahrung hoch und bieten diese als „Nuptialgeschenk“ den Weibchen an – ein Ritual, das als Zeichen von Fürsorge und Paarungsbereitschaft gilt.

Dieses Verhalten ist bei D. melanogaster nicht vorhanden und galt als artspezifisch.

Ein einzelnes Gen schaltet komplexes Verhalten ein

Die Forscher aktivierten gezielt das fru-Gen in sogenannten insulinproduzierenden Neuronen (IPCs) von D. melanogaster. Diese Zellen produzieren Insulin-ähnliche Peptide und sind Teil des neuronalen Netzwerks, das das Paarungsverhalten steuert.

Das Resultat: D. melanogaster-Männchen zeigten erstmals das Regurgitationsverhalten – sie boten den Weibchen Nahrung als Paarungsgeschenk an.

Keine neuen Nervenzellen – nur veränderte Verbindungen

Besonders bemerkenswert ist, dass keine neuen Nervenzellen entstanden sind. Stattdessen bewirkte ein „Umschalten“ des fru-Gens in vorhandenen Neuronen eine Umstrukturierung der neuronalen Schaltkreise.

Diese kleine genetische Veränderung reichte aus, um ein völlig neues Verhaltensmuster hervorzurufen. Dies zeigt eindrucksvoll, wie plastisch das Nervensystem ist und wie evolutionäre Veränderungen auch auf der Ebene weniger Zellen zu großen Unterschieden im Verhalten führen können.

Bedeutung für Evolution und Verhaltensforschung

Diese Studie liefert einen bedeutenden Einblick, wie komplexe Verhaltensweisen evolutionär entstehen und sich zwischen Arten unterscheiden können.

Sie unterstreicht, dass neue Verhaltensmuster nicht zwangsläufig durch die Entstehung neuer Nervenzellen, sondern oft durch Modifikationen bestehender genetischer Programme und neuronaler Verbindungen erzeugt werden.

Dies eröffnet neue Perspektiven, um die genetische Grundlage von Verhaltensvielfalt und Artendifferenzierung zu verstehen.

Ein Fenster in die genetische Steuerung komplexer Verhaltensweisen

Die Arbeit zeigt, dass selbst kleine genetische Änderungen in wenigen spezifischen Nervenzellen tiefgreifende Auswirkungen auf das Verhalten haben können. So lässt sich besser nachvollziehen, wie durch Evolution neue Strategien entstehen, die dem Überleben und der Fortpflanzung einer Art dienen.

Solche Erkenntnisse tragen nicht nur zum Verständnis der Tierwelt bei, sondern können langfristig auch Einblicke in die genetische Basis menschlichen Verhaltens geben.

Quelle

Tanaka, R., Hara, Y., Sato, K., Kohatsu, S., Murakami, H., Higuchi, T., Awasaki, T., Kondo, S., Toyoda, A., … & Yamamoto, D. (2025). Cross-species implementation of an innate courtship behavior by manipulation of the sex-determinant gene. Science, 389(6761), 747-752.