Ohne Kälte keine Nachkommen - Antarktische Mücke: Wie ein Insekt bei eisiger Kälte überlebt

Sie trotzt eiskalten Wintern und vermehrt sich innert weniger Tage. Nun entdecken Forschende, wie das die Mücke schafft.

Wenige Millimeter gross und flügellos: Bis die antarktische Mücke erwachsen ist, entwickeln sich ihre Larven zwei Jahre – und passen sie sich den Jahreszeiten an. Im Sommer wachsen die Larven, im Winter machen sie Pause.

Belgica Antarctica

Die antarktische Mücke (belgica antarctica) ist das einzige Insekt, das in der Antarktis einheimisch ist. Die Mücken wurden während der Belgica-Expedition entdeckt, die 1898 Teile Antarktis erkundete.

In ihrem zweijährigen Lebenszyklus durchläuft die Mücke vier Larvenstadien. Nach der Verpuppung schlüpfen die erwachsenen Tiere und haben nur wenige Tage, um sich zu paaren und sich zu vermehren.

Eine Studie zeigt nun: Für ihre zwei Winterpausen nutzen die Mücken zwei unterschiedliche Strategien. Das ist einzigartig.

Pause nicht gleich Pause

Konkret läuft das so: Im ersten Winter nach dem Schlüpfen schicken die tiefen Temperaturen die Larven in eine Pause (Quieszenz). Sobald es wärmer wird, beenden die Larven die Pause und entwickeln sich weiter.

Kurz vor ihrem zweiten Winter sind die meisten Larven im letzten Stadium. Sie verpuppen aber noch nicht, sondern machen erneut Pause. Diese Pause ist eine «obligatorische Diapause». Sie ist in den Larven programmiert und unabhängig von der Umgebung.

Quieszenz – Diapause

Wirbellose Tiere kennen zwei Kategorien von Ruhe: Quieszenz und Diapausen. Beide sind wichtige Strategien, unter anderem zur Anpassung an die Jahreszeiten.

Quieszenz bewirkt einen sofortigen Entwicklungsstopp. Ausgelöst wird sie durch Bedingungen in der Umgebung, die schlecht für die Entwicklung des Organismus sind, wie zum Beispiel Kälte. Sobald die Bedingungen günstiger werden, wird die Pause beendet. Das ermöglicht einen schnellen Wechsel zwischen aktiven und inaktiven Phasen.

Diapausen sind stärker kontrolliert und erlauben Insekten, dass sie vor der Pause Energiereserven anlegen oder auch einen geeigneten Ort für die Pause finden. Man unterscheidet zwischen fakultativen Diapausen und obligatorischen Diapausen. Bei der fakultativen brauchen Insekten einen externen Stimulus, wie zum Beispiel die Tageslänge. Die obligatorische Diapause ist seltener. Sie ist fix programmiert in den Verlauf der Entwicklung und braucht keine Stimuli.

Diese zweite Pause – die Diapause – wird von Kälte beendet: wenn die Larven mehrere Monate tiefen Temperaturen ausgesetzt sind. Nur dann verpuppen sie und werden mit der nächsten Schneeschmelze zu fortpflanzungsfähigen Mücken.

Ein Mechanismus zur Synchronisation 

Organismen haben verschiedene Strategien, eine Ruhephase einzulegen. Eine Kombination von mehreren «Pausenstrategien» kannte man bislang aber nicht. 

Der Mechanismus ermöglicht, dass alle Larven erwachsen werden, wenn der Sommer kommt. Denn dann haben sie nur wenige Lebenstage und müssen einen Partner finden. Dieser Timing-Mechanismus ist also für das Überleben der Mücken von entscheidender Bedeutung.