Sehen und Erkennen

Diesen Augenblick hat Professor Dr. Malcolm Burrows von der Universität Cambridge nie vergessen. In seinem Labor in Cambridge untersuchte der britische Biologe die Käferzikade-Larve (Issus coleoptratus), ein kleines Insekt mit einer gewaltigen Sprungkraft. Als er an den Hinterbeinen etwas entdeckte, was wie ein Zahnrad aussah, wollte er zuerst seinen Augen nicht trauen: «Nun, mein erster Gedanke war: Tiere haben einfach keine Zahnräder!» Zahnräder sind etwas, was Menschen erfunden haben. Zahnräder sind eine Erfindung. Es kann nicht sein, dass ein Pflanzensauger, nur wenige Millimeter gross, über Zahnräder verfügt. Das war der spontane Gedanke des Wissenschaftlers.

Um dem Phänomen genauer auf den Grund zu gehen, bemühte er sich, exakte Aufnahmen von seiner Entdeckung zu machen. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, die 30 000 Bilder pro Sekunde aufnehmen kann, machte er Zeitlupen-Aufnahmen – um festzustellen, dass der Grashüpfer tatsächlich an jedem seiner Hinterbeine über ein System von Zahnrädern verfügt, die einund ausgekuppelt werden können. «Es ist erstaunlich», erinnert er sich, «als das Insekt sprang, konnte ich sehen, wie sich die Zahnräder an den Beinen ineinander verhakten und dann wieder voneinander lösten, genau wie Zahnräder an einem Fahrrad oder in einem Auto.»

Diese Entdeckung, die er gemeinsam mit seinem Kollegen Gregory Sutton von der Universität Bristol dokumentierte und in einem Fachartikel1 wissenschaftlich darlegte, beschrieb Prof. Burrows als einen Höhepunkt seiner Karriere als Wissenschaftler. Das sei ein «Heureka-Moment» in seiner Laufbahn gewesen, erklärte er in einem Interview.

Es war für Professor Burrows «ein ziemlicher Schock zu erkennen, dass vor vielen Millionen Jahren von dieser kleinen Gruppe von Insekten diese Zahnräder entwickelt wurden». Der Wissenschaftler verwunderte sich darüber, «dass unsere Neuerfindung der Zahnräder erst sehr viel später gemacht wurde». Aber: Können Insekten «diese Zahnräder entwickeln», wie der Wissenschaftler formulierte, und sei es in den angenommenen langen Zeiträumen?

Die Zahnräder und eine Kupplung an den Innenschenkeln der Zikaden-Larven synchronisieren die Bewegungen der Beine beim Absprung. Wie Winfried Borlinghaus von der «Studiengemeinschaft Wort+Wissen» schreibt, weisen die Zahnräder «an den Zahn-Enden als auch an der Basis statisch optimierte Abrundungen auf». Unklar bleibe, so Borlinghaus weiter, «wie sich ein solcher Mechanismus inklusive der für den Funktionserhalt notwendigen Optimierungen im Laufe einer Evolutionsgeschichte ergeben haben sollen».

Interessanterweise haben nur die Jungtiere diesen Zahnrad-Mechanismus. Ältere Zikaden koordinieren den Moment des Absprungs der Beine durch Nervenimpulse. «Nicht nur die Zahnräder sind ausgeklügelt konstruiert, sondern – wie es scheint – auch der Zeitraum ihrer Nutzung im Laufe der individuellen Entwicklung», schreibt Winfried Borlinghaus.

(Lesen Sie den ganzen Artikel in factum 05/2018)