Insektenbiotechnologie

Abwehrkäfer auf einem Ast.

Artensterben

Insektenbiotechnologie

Von Joachim Meißner

Nach 300 Millionen Jahren Evolution besitzen Insekten ein riesiges Arsenal von Wirkstoffen, Panzern und Waffen, um sich gegen Krankheiten, Parasiten oder Feinde zu schützen. Das wollen Forscher für Medizin, Pflanzenschutz und Biotechnologie nutzen.

Wirkstoff-Reservoir für die Medizin

Viele Insekten besitzen eine ganze Reihe interessanter mikrobieller Substanzen, mit denen sie sich erfolgreich gegen Parasiten oder Bakterien zur Wehr setzen. Zu ihnen gehört auch der Asiatische Marienkäfer. Er wurde vor einigen Jahren aus Fernost eingeschleppt und ist mittlerweile dabei, den einheimischen Marienkäfer bei uns zu verdrängen. 

Die Larven der beiden Marienkäferarten konkurrieren um Nahrung und Lebensraum. Dabei fallen ihre Larven auch oft über einander her. Wenn bei den Kämpfen Körperflüssigkeiten übertragen werden, sterben die Larven der heimischen Marienkäfer schnell ab. Die Gießener Forscher um Professor Andreas Vilcinskas suchten nach den Ursachen.

Sie entdeckten dabei in der Körperflüssigkeit der Larven des Asiatischen Marienkäfers das sogenannte "Harmonin", eine sehr wirkungsvolle Waffe gegen gleich mehrere Krankheitserreger wie Tuberkulosebakterien und Malariaerreger.

Neben Harmonin entdeckten die Gießener Forscher noch 50 weitere antimikrobiell wirkende Eiweißstoffe. Sie könnten zur Grundlage für neue Medikamente gegen Krankheiten wie Lungenentzündung, Parkinson, Bilharziose oder Leishmania werden. Auch neue Antibiotika-Wirkstoffe sind denkbar.

Nahaufnahme Marienkäfer.

Der Asiatische Marienkäfer – Wirkstoffpool für Pharmazeuten

Vorbild für biologischen Pflanzenschutz

Statt herkömmlicher Insektizide könnte man im Pflanzenschutz auch versuchen, biologisch unproblematische Schutzstrategien zu entwickeln. Auch auf diesem Gebiet können Insekten zur Problemlösung beitragen. Beispiel: die Kirschessigfliege, "Drosophila suzukii". Sie wurde aus Japan eingeschleppt und konnte sich hier in Obstplantagen massenhaft vermehren, da natürliche Feinde fehlten.

Die Kirschessigfliege legt ihre Eier in Früchte, sodass diese schnell verderben. Innerhalb kürzester Zeit kann die Kirschessigfliege eine ganze Ernte vernichten, ein Riesenproblem für Obstbauern.

Herkömmliche Insektizide eignen sich nicht zur Bekämpfung, weil sie nicht zeitig genug vor dem Verzehr abgebaut werden. Auf der Suche nach einer Lösung kamen die Gießener Insektenforscher auf die Idee, nachzuschauen, warum manche Kirschessigfliegen abstarben.

Dabei entdeckten sie einen Virenstamm, der "Drosophila suzukii" stark zusetzt. Diese speziell an die Kirschessigfliege angepassten Viren, für andere Insekten wie Bienen oder auch den Menschen völlig ungefährlich, sind nun die Grundlage für die Entwicklung eines neuen Wirkstoffes zur Bekämpfung der Kirschessigfliege.

Kirschessigfliege auf einem Blatt.

Die Kirschessigfliege – Gefahr für Obstplantagen

"Künstliche Spürnasen" aus Insektenantennen

Viele Insekten verfügen über äußerst sensible und leistungsfähige Sinnesorgane. Sehen, Hören, Riechen, Tasten, Schmecken, Orientieren – für Insekten kein Problem. Zu den spannendsten Forschungsschwerpunkten der Gießener Wissenschaftler gehören die Geruchsorgane der Insekten.

Insekten nehmen Duftmoleküle oder Pheromone über ihre Antennen am Kopf wahr. Diese helfen Insekten bei der Orientierung, bei der Suche nach Geschlechtspartnern und Nahrung. Wenn Duftmoleküle auf Rezeptoren in den Antennen treffen, lösen sie charakteristische elektrische Impulse aus, die vom Gehirn der Insekten erkannt werden.

Dieses Funktionsprinzip haben die Gießener Biotechnologen auf Biochips übertragen. Sie nutzen die hohe Sensibilität der Insektenantennen, um feinste Spuren von Drogen oder Sprengstoff zu entdecken. Solche Sensoren kommen heute zum Beispiel schon an manchen Flughäfen zum Einsatz.

Neben Schmetterlingen und Bienen sind auch Käfer für ihre sensiblen Reaktionen auf Duftmoleküle bekannt. Der Totengräberkäfer zum Beispiel kann verendete Tiere über Kilometer hinweg mit seinen Sensoren wahrnehmen.

Totengräber auf Nahrungssuche.

Der Totengräber – seine sensiblen Antennen leiten ihn zur Nahrung

Proteine für die Welternährung

Wie kann man in Zukunft die Eiweißversorgung der stetig anwachsenden Weltbevölkerung sicherstellen? Die Vieh- oder Fischzucht erfordert den Einsatz enormer pflanzlicher Ressourcen. Warum also nicht auf die Proteine aus Insekten zurückgreifen? Entweder als Futtermittel für landwirtschaftliche Nutztiere und Aquakulturen, oder sogar direkt für die Ernährung der Menschen.

Für mehr als zwei Milliarden Menschen im asiatischen Raum gehört Insektennahrung schon länger zum Alltag. Der Eiweißgehalt von Insekten ist hoch, sie vermehren sich rasant und lassen sich gut züchten. Die Biotechnologen wollen jetzt feststellen, welche Insekten sich am besten für die Eiweißproduktion eignen; ob alle Insekteneiweiße für Menschen gesundheitlich unbedenklich und zugleich hygienisch sicher produzierbar sind.

Die Forscher des Fraunhofer Instituts IME in Gießen sind dabei, Technologien für die Anzucht geeigneter Insekten zu entwickeln. Im Fokus der Forscher steht zurzeit die Schwarze Soldatenfliege. Sie ist nahrhaft und leicht zu vermehren.

Die größte Insektenfarm der Welt soll in Sumatra entstehen. Investitionsvolumen: eine halbe Milliarde US-Dollar. Auch bei uns gibt es bereits erste Insekten-Restaurants. Für viele vielleicht aber noch etwas gewöhnungsbedürftig…

Insektendessert – Schoko-Maden auf Banane, Grillen an Erdbeeren

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SWR | Stand: 31.01.2020, 13:15

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