A44 Chemische Störungen

Thema

Insekten sind auf ihre Geruchsrezeptoren für drei lebenswichtige Funktionen angewiesen: das Erkennen von Sexualpheromonen der eigenen Art, das Auffinden von Nahrung und das Erkennen von Wirtspflanzen. Genau diese Geruchsrezeptoren können durch chemische Umweltgifte – Pestizide, künstliche Duftstoffe und Industriechemikalien – blockiert oder in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.

Unter normalen Bedingungen hängt der Anteil der Geruchsrezeptoren eines Insekts, der durch einen natürlichen Duftstoff aktiviert wird, von der Konzentration des Duftstoffs und seiner Affinität zum Rezeptor ab, wie die Hill-Isotherme beschreibt: Je höher die Konzentration und je größer die Affinität, desto größer der Anteil aktivierter Rezeptoren. Wenn ein Schadstoff den Rezeptor blockiert, geschieht dies durch kompetitive Hemmung: Er konkurriert direkt mit dem natürlichen Duftstoff um dieselbe aktive Stelle am Geruchsrezeptor. Dieser Wettbewerb erhöht die Wahrnehmungsschwelle des Insekts proportional zur Konzentration des Störstoffs und dessen Hemmwirkung – je konzentrierter und wirksamer der Störstoff ist, desto mehr natürlichen Duftstoff benötigt das Insekt, um das Signal weiterhin wahrzunehmen. Da die Rezeptoren auf diese Weise teilweise blockiert werden, verringert sich die Reichweite der Pheromonkommunikation des Insekts drastisch.

Im Extremfall blockiert der Störstoff den Rezeptor nicht, sondern ahmt ihn nach: Er wirkt als vollständiger Agonist des olfaktorischen Rezeptors und imitiert so das körpereigene Pheromon des Insekts. In diesem Fall kann das olfaktorische System des Insekts künstlich mit diesem falschen Signal gesättigt werden. Diese Sättigung verhindert jegliche echte chemische Kommunikation des Insekts vollständig, anders als die teilweise Blockierung des vorherigen Mechanismus. Angesichts beider Störungsformen ist das Insekt jedoch nicht völlig schutzlos: Es besitzt Entgiftungsenzyme wie die Glutathion-S-Transferase, die Duftstoffe – einschließlich chemischer Störstoffe – direkt in der olfaktorischen Lymphe, die seine Rezeptoren umgibt, deaktivieren können. Diese enzymatische Deaktivierung stellt einen Anpassungsmechanismus dar, der es dem Insekt ermöglicht, einen Teil der Wahrnehmungsfähigkeit wiederzuerlangen, die sowohl durch kompetitive Blockierung als auch durch Mimikry-Sättigung beeinträchtigt worden war.

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