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Fliegen haben ein Organ für Schwerkraft und Hörsinn

Grundlagen für Schwerkraft und Hörsinn aufgeklärt Fliegen haben ein Organ für Schwerkraft und Hörsinn

Die neuronalen Grundlagen für die Sinnesleistungen Schwerkraft und Hörsinn haben die Professoren Martin Göpfert und André Fiala von der Universität Göttingen mit ihren Teams und japanischen Kollegen aufgeklärt. Dafür untersuchten sie Fruchtfliegen. 

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Spezielle Sinneszellen: Oben der Fliegenkopf mit den beiden Antennen und darunter die durch  Schall und Schwerkraft ausgelösten Bewegungen, (grün) in der Antennenbasis.

Quelle: pug

Mit nur einem Sinnesorgan registrieren Fliegen akustische Signale und Schwerkraft: So sind sowohl die Hör- als auch die Gleichgewichtswahrnehmung in ihre sogenannten Antennen, eine Art Fühler, integriert. Um diese beiden – durch mechanische Bewegungen ausgelösten – Reize unterscheiden zu können, kommen an der Antennenbasis zwei Typen von funktionell verschiedenen Nervenzellen zum Einsatz. Das haben Neurobiologen der Universität Göttingen mit Kollegen aus Japan am Modellorganismus der Drosophila melanogaster, der Fruchtfliege, nachgewiesen. Die Ergebnisse der Arbeiten werden in „Nature“ vorgestellt. Seit langem ist bekannt, dass Fliegen über Sinnesorgane zur Wahrnehmung akustischer Signale und der Schwerkraft verfügen müssen. Bei der Fruchtfliege befindet sich je eine Antenne an der Innenseite der Augen. Ein solcher Fühler wird durch Schallwellen oder eine Lageveränderung im Schwerkraftfeld der Erde in Bewegung gesetzt: Darauf reagiert eine Gruppe von rund 500 sensorischen Nervenzellen, die sich an der Antennenbasis befinden. Druck und Zug führen dazu, dass die Ionenkanäle in den Membranen der Zellen geöffnet oder geschlos-sen werden. Die dadurch ausgelösten Nervenimpulse werden in die Teile des Gehirns weitergeleitet, die Hör- und Gleichgewichtsreize verarbeiten und das Verhalten steuern. 

Zellen an der Antennenbasis

Die Wissenschaftler sind in ihren aktuellen Untersuchungen der Frage nachgegangen, wie die mechanische Reizung von 500 Nervenzellen einmal ein akustisches Signal und zum anderen eine Veränderung der Lage anzeigen kann. Zum Einsatz kam dabei ein neuartiges, komplexes Messverfahren. Damit konnten die Forscher nachweisen, dass sich die Nervenzellen an der Antennenbasis in ihrer Funktionalität unterscheiden. Diejenigen, die  durch eine langsame und anhaltende Lageveränderung der Antenne im Schwerkraftfeld der Erde angesprochen werden, vermitteln den Gleichgewichtssinn. Der andere Zelltyp reagiert auf die hochfrequenten Bewegungsausschläge des Fühlers, die durch Schallwellen hervorgerufen werden. Nach Angaben der Volkswagen-Stiftung steht für Göpfert das Fliegenohr schon seit 2003 im Mittelpunkt seiner Forschungen. An der Universität Köln baute er eine von der Stiftung finanzierte Nachwuchsgruppe zum Thema „Hörvorgänge bei Insekten“ auf. Göpfert erkannte früh die Ähnlichkeit der Hörmechanismen von Mensch und Fliege und nutzte sie, um den genauen Abläufen der Reizverstärkung im Ohr auf die Spur zu kommen. 

Ähnelt menschlichem Ohr

Inzwischen ist Göpfert Professor für Zelluläre Neurobiologie an der Universität Göttingen und setzt dort seine Forschungen zu den Sinnen der Fliege fort. Mit seinem Team konnte er bereits in Köln eine nicht-invasive Messmethode entwickeln, die sichtbar macht, wie der Schall im Innern des Fliegenohrs über Ionenkanäle in elektrische Kanäle verwandelt wird. Damit konnten die Wissenschaftler zeigen, wie ähnlich Prozesse im Fliegenohr – am sogenannten Johnston-Organ – denen der Haarzellen im menschlichen Innenohr tatsächlich sind.

                                                                  Von jes/pug

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