Gesundheit: Schmetterlinge mit Kompass im Kopf

Der für Menschen unsichtbare, ultraviolette (UV) Anteil des Sonnenlichtes ermöglicht eine der erstaunlichsten Wanderungen im Tierreich. Jedes Jahr im Herbst machen sich Millionen von Monarch-Schmetterlingen („Danaus plexippus“) aus Kanadas und den USA auf den Weg in den Süden. Ausgelöst wird ihr Bewegungsdrang durch die verkürzten Tage und den Temperaturrückgang. Das Ziel der auffällig orange-braun gefärbten Falter mit einer Flügelspanne von etwa zehn Zentimetern ist Mexiko. Obwohl die Tiere die mehrere Tausend Kilometer lange Strecke vorher nie geflogen sind, versammelt sich die Generation eines jeden Jahres in den gleichen, nur wenige Hektar großen Gebieten in der mexikanischen Sierra Madre.

Einem internationalen Forscherteam ist es nun gelungen, die Grundlagen dieser genetisch bedingten Navigationsleistung zu identifizieren. Ihre Studie ist im Fachblatt „Neuron“ veröffentlicht (Band 46, Seite 457).

Schmetterlingsaugen können, anders als das menschliche Auge, verschiedene Schwingungsebenen des Sonnenlichtes wahrnehmen, sie sehen polarisiertes Licht. Den Winkel, in dem das Licht auf einen spezialisierten Bereich ihrer Augen trifft, nutzen die Tiere als eine Art Sonnenkompass. Er funktioniert auch bei bedecktem Himmel: Die entsprechenden Augenareale nehmen nur das energiereiche, kurzwellige UV-Licht wahr, dessen Ausbreitung auch durch dichte Wolkendecken nicht beeinträchtig wird.

Um den Kurs beibehalten zu können, müssen die Falter einen weiteren, entscheidenden Faktor mit einbeziehen: Die Veränderung des Sonnenstandes im Verlauf jedes einzelnen Tages. Im Gehirn der Tiere fanden die Forscher eine direkte Verbindung der „Kompass-Nervenzellen“ zu einem Bereich, in dem sich die innere Uhr der Tiere befindet. Erst der Abgleich der Informationen der UV-sensiblen Augenbereiche mit diesem biologischen Rhythmusgeber ermöglicht es den Schmetterlingen, über einen Zeitraum von bis zu zwei Monaten ihr Winterquartier direkt anzusteuern.

Die aus den Augen- und Gehirnuntersuchungen gewonnenen Erkenntnisse wurden durch Verhaltensbeobachtungen bestätigt. Veränderte man mit Hilfe von UV-Filtern die Lichtzusammensetzung in einem Flugsimulator, verloren die Tiere völlig die Orientierung.

Elke Bojanowski