Insekten sind allgegenwärtig und faszinierend. Von den summenden Hummeln im Frühling bis zu den geschäftigen Ameisen im Sommer sind sie ein integraler Bestandteil unserer Umwelt. Trotz ihrer Vielfalt teilen sie einen ähnlichen Grundbauplan. Dieser Artikel beleuchtet die Anatomie des Insektenkörpers, insbesondere das Gehirn der Stechmücke, und geht auf weitere interessante Aspekte der Insektenbiologie ein.
Der Grundbauplan der Insekten
Trotz der unglaublichen Vielfalt an Insekten teilen alle einen ähnlichen Grundaufbau ihres Körpers. Dieser lässt sich vereinfacht in drei Hauptteile unterteilen:
- Kopf: Am Kopf befinden sich die Antennen oder Fühler, die je nach Art unterschiedlich aufgebaut sind. Zu den Sinnesorganen gehören auch die Komplexaugen, die aus vielen Einzelaugen bestehen. Des Weiteren besitzen Insekten komplexe Mundwerkzeuge, die an ihre spezifische Ernährungsweise angepasst sind.
- Brust (Thorax): Die Brust ist in drei Segmente unterteilt. An jedem Segment befindet sich ein Beinpaar, was Insekten zu den namensgebenden "Sechsfüßern" macht. An den beiden hinteren Brustsegmenten entspringen in der Regel die Flügel, wobei die Anzahl und Ausgestaltung der Flügel variieren kann.
- Hinterleib (Abdomen): Das Abdomen enthält die Verdauungs-, Ausscheidungs- und Fortpflanzungsorgane.
Insekten besitzen ein starres Außenskelett aus Chitin, das ihnen Schutz bietet und als Ansatzpunkt für die Muskulatur dient. Dieses Exoskelett muss regelmäßig gehäutet werden, um Wachstum zu ermöglichen.
Das Nervensystem der Insekten
Das Nervensystem der Insekten ist im Vergleich zu Wirbeltieren relativ einfach aufgebaut. Es besteht aus einem Strickleiternervensystem, das sich vom Kopf bis in das Abdomen erstreckt und als eine Art Rückenmark fungiert. Im Kopfbereich befindet sich ein besonders großes Nervenknotenpaar, die Oberschlundganglien, die als das "Gehirn" der Insekten betrachtet werden können.
Das Gehirn der Stechmücke im Detail
Das Gehirn der Stechmücke, obwohl winzig, ist ein komplexes Organ, das für die Steuerung verschiedener Verhaltensweisen verantwortlich ist. Fortschrittliche Mikro-Computertomographie-Scans (Mikro-CT-Scans) und hochgenaue Computer-Aided Design-Modelle (CAD-Modelle) haben die Anatomie der Stechmückenantennen und deren Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen genauer untersucht. Die architektonischen Merkmale der Mückenantennen erlauben offenbar eine spezies- und geschlechtsspezifische akustische Zielerkennung - selbst bei Nicht-Zielsignalen wie ihren eigenen Flügelschlägen. Das deutet darauf hin, dass die Antennen einen breiteren Frequenzbereich erfassen können als bisher angenommen.
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Das Gehirn der Fruchtfliege als Modellorganismus
Die Fruchtfliege Drosophila melanogaster ist ein beliebter Modellorganismus in der Genetik und Neurobiologie. Ihr Gehirn ist mit etwa 250 Mikrometern Seitenlänge extrem klein und enthält "nur" etwa 100.000 bis 200.000 Neuronen. Trotzdem ist es in der Lage, komplexe Verhaltensweisen zu steuern.
Das Zentralnervensystem der erwachsenen Fliege besteht aus einem Oberschlundganglion, einem Unterschlundganglion, einem ventralen Nervenstrang und dem stomatogastrischen Nervensystem. Das Oberschlundganglion, der größte Nervenknoten des zentralen Nervensystems, ist wichtig für das Lernen und entspricht in seiner Funktion etwa dem Gehirn bei Wirbeltieren.
Die Rolle des Pilzkörpers beim Lernen
Der Pilzkörper ist eine Struktur im Gehirn der Fruchtfliege, die eine besondere Bedeutung für das Lernen hat. Er spielt eine maßgebliche Rolle dabei, die Sensorik in die Motorik zu übersetzen und ist somit an der Entscheidung beteiligt, wie sich ein Tier verhält. Für das Lernen ist dabei das Sparse-Coding (spärliche Codierung) sehr wichtig.
Das stomatogastrische Nervensystem
Das stomatogastrische Nervensystem ist ein aus Ganglien und Nerven zusammengesetztes System, das Mundhöhle, Vorderdarm und bestimmte Hormondrüsen versorgt. Es ist wichtig für die Futteraufnahme und Verdauung.
Weitere Besonderheiten des Insektenkörpers
Neben dem Nervensystem weisen Insekten noch weitere Besonderheiten auf:
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- Offenes Blutkreislaufsystem: Insekten haben kein geschlossenes Blutgefäßsystem wie der Mensch. Das Blut, die sogenannte Hämolymphe, fließt frei im Körper um alle Organe herum. Da das Blut nicht für den Sauerstofftransport zuständig ist, fehlen die roten Blutkörperchen, und das Blut ist durchsichtig und farblos.
- Tracheensystem: Insekten besitzen keine Lunge, sondern ein Tracheensystem. Dieses System besteht aus einem Netzwerk von Röhren, die sich durch den gesamten Körper ziehen und Sauerstoff zu den Organen und Muskeln transportieren und Kohlenstoffdioxid abtransportieren. Die Tracheen sind über Porenöffnungen (Stigma) im Chitinpanzer mit der Außenluft verbunden.
- Verdauungstrakt: Insekten besitzen einen Verdauungstrakt, der vom Mund bis zum After reicht. Allerdings fressen einige Insektenarten im Erwachsenenalter nichts mehr, da das Erwachsenenstadium nur noch der Fortpflanzung dient.
Die Verbindung zwischen Darm und Gehirn
Forscher haben herausgefunden, dass der Darm über die sogenannte Darm-Hirn-Achse mit dem Gehirn verbunden ist. Die meisten Mikroorganismen - also Bakterien, Pilze oder Viren - eines Menschen befinden sich im Darm und bilden das sogenannte Darm-Mikrobiom. Diese kleinen Lebewesen regeln unsere Verdauung, produzieren lebenswichtige Stoffe und schützen uns vor Krankheiten. Untersuchungen deuten darauf hin, dass Darm und Gehirn nicht nur kommunizieren, sondern sich auch gegenseitig beeinflussen könnten. Forschungen haben ergeben, dass Darmbakterien unsere Emotionen und kognitiven Fähigkeiten beeinflussen können.
Stechmücken und ihre Vorlieben
Stechmücken sind nicht nur lästig, sondern können auch Krankheiten übertragen. Studien haben gezeigt, dass manche Menschen für Stechmücken attraktiver sind als andere. Dies liegt unter anderem an den individuellen Duftkomponenten im menschlichen Körpergeruch. Insbesondere Menschen, die Carbonsäuren wie die unangenehm käsig riechende Buttersäure ausdünsten, werden von den Moskitos als anziehend eingestuft. Auch das süßlich riechende Acetoin, das Mikroben auf der menschlichen Haut produzieren, macht den Mücken Appetit auf mehr.
Kriebelmücken: Eine unangenehme Alternative
Neben Stechmücken gibt es auch Kriebelmücken, die zwar wie harmlose kleine Stubenfliegen aussehen, aber deren Biss viel unangenehmer ist. Kriebelmücken beißen, sie stechen nicht wie Stechmücken. Der Biss einer Kriebelmücke zeigt sich meist als stark juckende, gerötete Schwellung mit einem kleinen Blutpunkt in der Mitte. In seltenen Fällen kann der Biss eine Infektion, allergische Reaktionen, Kreislaufprobleme oder eine schmerzhafte Lymphknotenschwellung auslösen.
Die Sinnesorgane der Insekten
Die Werkzeuge für die Sinne finden sich bei den Gliederfüßlern nicht in der Vollständigkeit wie bei den Rückgrattieren, sondern es sind dieselben nur für das Gesicht und das Gefühl allgemein verbreitet, die Geruchs- und Gehörwerkzeuge nur bei wenigen nachgewiesen; die vorhandenen haben aber ihren Sitz hauptsächlich, wenn auch nicht ausschließlich, am Kopfe. Die Geruchsnerven endigen gewöhnlich in den Fühlern und Kiefertastern. Auch Gehör- und Geschmacksorgane sind jetzt häufiger nachgewiesen worden, obschon hier die Deutungen gewisser Nervenendigungen vielfach noch sehr unsicher sind.
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