ProLOGUE (Ha, Ha) / Disclaimer
Im letzten Monat, als ich einen Beitrag über das Osmeterium schrieb, bat ich um Vorschläge für andere Anatomie, über die Sie gerne etwas lernen würden. Eine Bitte war die nach Informationen über die „Hydraulik der Prolegs“. Ich habe jetzt wochenlang über Prolegs nachgelesen, und ich freue mich darauf, das Gelernte mit euch zu teilen. Aber bevor wir anfangen, muss ich drei Dinge anerkennen:
(1) Die Informationen in diesem Beitrag stammen aus einem fantastischen Artikel mit dem Titel „Locomotion in Caterpillars“, der von L.I. van Griethuijsen und B.A. Trimmer geschrieben und 2014 in Biological Reviews veröffentlicht wurde. Für alle, die tiefer in dieses Thema einsteigen wollen, kann ich den Artikel nicht genug empfehlen.
(2) Das meiste, was wir über die Prolegs und die Fortbewegung von Raupen wissen, basiert auf Studien an Tabakhornwürmern (Manduca sexta). Die Forscher gehen davon aus, dass die meisten dieser Studien auf die vielen Raupenarten von relativ vergleichbarer Größe, die sich auf ähnliche Weise fortbewegen, verallgemeinert werden können.
(3) Da Sam Jaffe ein phänomenales Foto von Lunas Prolegs gemacht hat, wollte ich die Prolegs während Lunas Amtszeit als Raupe der Woche vorstellen. Hier haben wir Prolegs von verschiedenen Raupen abgebildet. Sie sind nicht alle Lunas. Die Bildunterschriften geben Aufschluss über die Identität. _____________________________________________________
Was Sie eigentlich lesen wollen
~Was sind eigentlich PROLEGS???~
Raupen haben wie jedes andere Insekt sechs echte Beine, die sich auf ihrem Thorax, direkt hinter dem Kopf befinden. In den meisten Fällen helfen die Beine der Raupe jedoch nicht, sich fortzubewegen. (Eine Ausnahme wäre zum Beispiel, wenn sich die Raupe auf einen Seidenfaden fallen lässt – dann benutzt sie normalerweise ihre echten Beine, um wieder nach oben zu kriechen.)
Die Raupen benutzen stattdessen ihre Prolegs, die an ihrem Hinterleib befestigt sind, um sich fortzubewegen. Nicht so, wie du und ich unsere Beine benutzen, aber dazu kommen wir gleich noch. Raupen haben eine unterschiedliche Anzahl von Prolegs, von zwei bis zu fünf Paaren. Das hinterste Paar wird als Analprolegs bezeichnet. Wenn du die Anzahl der Probeinpaare einer Raupe und ihre Anordnung kennst, kannst du ihre Art bestimmen.
Wenn sich eine Raupe in einen Falter oder Schmetterling verwandelt, hat sie weiterhin sechs echte Beine. Aber sie wird keine Prolegs haben. Prolegs sind eine Anpassung, die nur für Larven gilt.
Wie funktionieren die Prolegs?
Raupen benutzen ihre Muskeln, um sich fortzubewegen. Aber Muskeln können sich nicht von alleine zusammenziehen. Menschen und andere Wirbeltiere haben ein Skelett – harte Strukturen, die uns helfen, unsere Muskeln zusammenzuziehen. Viele Tiere mit weichem Körper (z. B. Tintenfische) können ihren Körper durch den Druck ihrer inneren Flüssigkeiten abhärten, was wie ein Skelett funktioniert, damit sich ihre Muskeln zusammenziehen können.
Raupen hingegen haben kein Skelett und können ihren Körper nicht unter Druck setzen, um sich wie ein Skelett zu verhärten, damit sie laufen können. Wie setzen sie also ihre Muskeln ein? Indem sie ihren Körper an einer harten Oberfläche befestigen. Wie machen sie das? Sie benutzen ihre Prolegs!
Die Prolegs werden nicht dazu benutzt, die Raupen vorwärts zu treiben. Stattdessen dienen sie als Anker, die die Raupen während der Bewegung anderer Körpersegmente fest an ihrem Platz halten. Die Prolegs binden die Raupe an ein starres Substrat, z. B. einen Zweig. Dieser Zweig wirkt wie ein äußeres Skelett, das der Raupe die Stabilität gibt, die sie zum Anspannen ihrer Muskeln benötigt.
An der Fortbewegung der Raupen sind viele, viele Muskeln beteiligt. Wenn die Raupen vorwärts kriechen, lösen sie nach und nach ihre Vorderbeine vom Substrat, beginnend mit den hinteren Afterbeinen und endend mit dem vordersten Paar. Mit Hilfe eines Muskelsystems ziehen sie ihren Körper vorwärts und befestigen dann ihre Vorderbeine wieder, um sich an Ort und Stelle zu halten, damit sie nicht an Boden verlieren.
An der Spitze jedes Probeines befindet sich ein Polster, das CROCHET genannt wird und mit winzigen Widerhaken versehen ist. Wenn du dir das beigefügte Bild von Lunas Prolegs ansiehst, wirst du durchsichtige Polster mit winzigen braunen Widerhaken sehen, die direkt am Zweig befestigt sind. Das sind die CROCHETS. Die winzigen Widerhaken wirken wie Klettverschlüsse, mit denen sich die Prolegs an allen möglichen Substraten, einschließlich Blättern, Zweigen und Fingern, festhalten. Wenn du jemals eine Raupe in der Hand hattest, hast du diese klebrigen Häkchen wahrscheinlich schon auf deiner Haut gespürt!
Um die Häkchen zu lösen, hat jedes Probein zwei Muskeln. Wenn sich diese Muskeln zusammenziehen, lösen sich die Häkchen und die Prolegs klappen nach oben, während sich der Körper der Raupe vorwärts bewegt.
Während der Bewegung sammeln die PLANTA-Haare der Prolegs sensorische Informationen über ihr Substrat. Auf dem beigefügten Bild von Lunas Prolegs siehst du schwarze Haare, die aus ihren grünen Prolegs herausragen. Das sind seine PLANTA-HAARE. Jedes dieser Haare hat sein eigenes sensorisches Neuron, das der Raupe Informationen über den Untergrund liefert. Wenn die Pflanzenhaare ein Hindernis auf dem Weg eines Prolegs wahrnehmen, löst dies eine Reaktion aus, die den Proleg höher anhebt und eine Nachricht an andere Muskeln sendet, damit diese die anderen Prolegs höher anheben, wenn sie das Hindernis erreichen. Interessanterweise werden diese Botschaften normalerweise nicht über das Gehirn der Raupe weitergeleitet, so dass die Botschaften schneller zu ihren Empfängern gelangen.
Wenn sich das Körpersegment der Prolegs vollständig nach vorne bewegt hat, ist es an der Zeit, die Prolegs wieder zu befestigen. Die Muskeln der Prolegs entspannen sich in ihre Ruhestellung, wodurch die Prolegs verlängert werden. Ihre mit Widerhaken versehenen Stacheln verankern sich automatisch am Substrat, und die Raupe ist wieder an ihrem äußeren Rückgrat verankert. Die Verankerung der Prolegs gibt der Raupe die nötige Stabilität für künftige Muskelkontraktionen, so dass sie weiter kriechen kann.
Wer hätte gedacht, dass eine Raupe, die ein paar Schritte macht, so komplex sein kann? Dies bestätigt, was wir im Raupenlabor schon immer wussten… Raupen sind AMAZING! _____________________________________________________
Aufruf zum Handeln!
Sind Sie neugierig auf irgendwelche Aspekte der Raupenbiologie? Schreib uns deine Fragen in die Kommentare und wir werden sie in zukünftigen Beiträgen berücksichtigen!
Wir würden uns auch über Ihr Feedback zu diesen langen Beiträgen freuen. Liest du sie ganz? Würden Sie es vorziehen, wenn sie in kleinere Beiträge aufgeteilt würden? Sind sie für Menschen mit unterschiedlichem wissenschaftlichem Hintergrund zugänglich? Bitte lassen Sie es uns wissen – Ihr Beitrag ist uns wichtig!
–Liz Kautz, Bildungsdirektorin
Das Caterpillar Lab