Ihr charakteristisches Leuchten verdanken Glühwürmchen bzw. Leuchtkäfer ihrem speziellen Leuchtorgan. Es befindet sich an der Unterseite ihres Hinterleibs. Jungtiere verschrecken damit Angreifer, erwachsene Exemplare nutzen die Lichtblitze bei der Partnersuche. Um das passende Gegenüber zu finden, hat jede Art ein spezifisches Leuchtmuster.
Hinter dem Leuchten – man nennt das Phänomen auch Biolumineszenz – steckt eine biochemische Reaktion: Das Molekül Luciferin („Lichträger“) reagiert durch das Enzym Luciferase mit Sauerstoff. Dabei wird Energie in Form von Licht freigesetzt. Verstärkt wird die Leuchtkraft durch eine reflektierende Schicht, die eng mit der nicht pigmentierten Oberhaut verbunden ist.
Die Bezeichnung Glühwürmchen erweckt dabei eigentlich die falschen Vorstellungen: Es handelt sich nämlich um ein vergleichsweise „kaltes“ Leuchten. 40 Prozent der aufgenommenen Energie werden in Licht verwandelt – das ist ähnlich effizient wie Leuchtdioden (LEDs). Bei Glühbirnen hingegen geht die meiste Energie als Wärme verloren, nur fünf Prozent bleiben für das Leuchten.
Einzigartige Körperstruktur
Vom Aufbau her ist das Leuchtorgan recht einzigartig. Derartige körperliche Strukturen findet man bei keinem anderen Käfer, schreiben Xinhua Fu und Xinlei Zhu in ihrer soeben im Fachmagazin „Nature“ erschienenen Studie. Für diese haben die beiden chinesischen Forscher die genetischen Hintergründe dieser eigenständigen Entwicklung untersucht. Denn viele Fragen rund um genetische Regulierungen und molekulare Mechanismen der außergewöhnlichen Kommunikationssignale seien bis dato offen.
Erstellt wurde laut Studie das bisher vollständigste Genom eines Glühwürmchen und zwar von einem seltenen Leuchtkäfer namens Aquatica leii. So umfassend wurde noch kein anderer Leuchtkäfer untersucht, erklären die Forscher. Das Insekt lebt als Larve im Wasser, wie übrigens die meisten biolumineszenten Lebewesen. In den Tiefen der Meere dürfte die Leuchtkraft besonders nützlich sein.
Innovative Evolutionsgeschichte
Eine bestimmte Gensequenz, die für die organische Entwicklung von Insekten entscheidend ist, spielt laut den genetischen Analysen auch bei der Ausbildung des Leuchtorgans eine zentrale Rolle. Die Gene stellen unter anderem sicher, dass sich dieses am unteren Hinterleib befindet. Sie aktivieren außerdem jene Moleküle oder Enzyme, die für die Leuchtfähigkeit wichtig sind, wie z. B. die Luciferase.
Offenbar habe der Genabschnitt bei Leuchtkäfern im Lauf der Evolution viele neue Funktionen übernommen. Diese neuen Aufgaben hängen laut den Forschern direkt mit der neuronalen Entwicklung der Insekten zusammen, also mit den Leuchtsignalen als Kommunikationsmittel bei der Partnersuche.