Unter dem Mikroskop lag ein Fühler, der zur größeren Ameise gehörte und trotzdem kleiner war als das Vergleichsstück einer kleinen Arbeiterin. Rajendhran Rajakumar schildert diese Beobachtung aus seinem Labor als den überraschenden Ausgangspunkt einer Studie. Der große Kopf einer Soldatin ließ einen größeren Fühler erwarten. Tatsächlich können die Fühlergrößen beider Gruppen stark überlappen. Bericht der Universität Ottawa
Die Erklärung verlangt zwei verschiedene Vergleiche. Innerhalb jeder Kaste hängen Körper- und Fühlergröße weiterhin zusammen. Zwischen kleinen Arbeiterinnen und großen Soldatinnen verschiebt sich dieses Verhältnis: Ein größerer Soldatinnenkörper bedeutet keinen entsprechend größeren Fühler. Die Studie von Erica Vong, Shannon Parisien, Hélène Orfali und Rajendhran Rajakumar erschien am 6. Oktober 2026 online in PNAS. Sie zeigt zugleich, wie das soziale Umfeld einer Kolonie die Entwicklung von Körperproportionen beeinflussen kann. Begutachtete Originalarbeit
Zwei Formen von Arbeiterinnen
Bei Ameisen der Gattung Pheidole leben kleine Arbeiterinnen mit größeren, auffällig breitköpfigen Tieren zusammen. Diese großen Arbeiterinnen werden als Soldatinnen oder Major-Arbeiterinnen bezeichnet; die kleinen heißen Minor-Arbeiterinnen. Beide gehören zur weiblichen Arbeiterinnenkaste. Die Soldatinnen sind also keine Männchen und keine verkleinerten Königinnen.
Der Begriff Kaste bezeichnet hier unterschiedliche körperliche Entwicklungsformen mit verschiedenen Schwerpunkten in der Arbeitsteilung. Kleine Arbeiterinnen übernehmen unter anderem Nahrungssuche und Brutpflege. Soldatinnen können mit ihren kräftigen Köpfen und Kiefern etwa bei Verteidigung und Nahrungsverarbeitung eingesetzt werden. Wie stark die Aufgaben verteilt sind, unterscheidet sich zwischen Arten und Situationen. Eine Nature-Studie von 2018 untersuchte bereits die Entwicklung der großen Soldatinnenköpfe. Forschung zum Pheidole-Kastensystem
Die zwei Formen sind deshalb ein guter Testfall für eine einfache Erwartung: Wächst ein Körperteil mit, wenn ein Tier insgesamt größer wird? In der Biologie heißt die Untersuchung solcher Größenbeziehungen Allometrie. Ein Körperteil kann mit der Körpergröße im gleichen Verhältnis zunehmen oder sich stärker beziehungsweise schwächer verändern. Über die Bedeutung solcher Beziehungen für Wärmehaushalt, Stabilität und Bewegung geht es ausführlicher in unserem Beitrag über Allometrie bei Tieren.
Bei Pheidole fällt sofort auf, dass der Soldatinnenkopf besonders stark vergrößert ist. Der Fühler liefert einen anderen Größenvergleich. Um ihn zu verstehen, muss man zunächst wissen, was genau gemessen wurde.
Welcher Teil des Fühlers ist gemeint?
Eine Ameisenantenne besitzt einen langen ersten Abschnitt, den Fühlerschaft, fachsprachlich Scapus. An ihn schließt sich über den charakteristischen Knick die weitere, gegliederte Antenne an. Der Schaft hilft dabei, die weiter außen liegenden Sinnesstrukturen zu positionieren. Die Bestimmungshilfe des Ameisenforschers John Longino beschreibt, wie man seine Länge von anderen Kopfmaßen unterscheidet. Die Länge eines Fühlers lässt sich folglich nicht zuverlässig daraus ablesen, wie weit seine Spitze auf einem Foto gerade vom Kopf entfernt ist: Die Haltung verändert diesen Abstand. Anatomie und Messbegriffe bei Pheidole
Die neue Untersuchung konzentrierte sich besonders auf diesen Fühlerschaft. Die frei zugängliche Vorabfassung von 2025 dokumentiert außerdem Vergleiche der ganzen Antenne. Als Anhaltspunkte für die Körpergröße verwendete das Team unter anderem die Breite am vorderen Rumpfabschnitt und die Länge eines Hinterbeinabschnitts. Das ist wichtig, weil die Kopfbreite bei Soldatinnen selbst besonders stark verändert ist. Würde man ausschließlich den Kopf als Maß für den gesamten Körper nehmen, wäre ein Teil des zu erklärenden Unterschieds bereits im Vergleichsmaß enthalten. Vorabfassung mit Messmethoden und Abbildung 1
Bei Pheidole dentata fand das Team innerhalb der kleinen Arbeiterinnen einen Zusammenhang zwischen Körpergröße und Fühlerschaftlänge. Auch innerhalb der Soldatinnen war dieser Zusammenhang vorhanden. Die Bereiche der Fühlerschaftlängen beider Kasten lagen jedoch stark übereinander. Ein Tier mit großem Soldatinnenkopf konnte deshalb einen kürzeren Schaft besitzen als eine große Minor-Arbeiterin. Das bedeutet keine millimetergenaue Gleichheit bei allen Tieren.
Für die Soldatin ist eine ähnliche absolute Fühlerlänge zugleich relativ kleiner: Sie steht neben einem größeren Kopf und Körper. Absolute Länge und Verhältnis zum Körper beantworten also verschiedene Fragen. Genau deshalb kann der Fühler an der großen Ameise kurz wirken, obwohl seine Länge in den Bereich der kleinen Arbeiterinnen fällt.
Vom Labortier zum Vergleich vieler Arten
Ein überraschendes Paar unter dem Mikroskop könnte ein Einzelfall sein. Die Studie verband deshalb mehrere Belegwege: Laborversuche, Felddaten, Museumssammlungen und vergleichende Analysen. Die Universität Ottawa berichtet von einem Größenvergleich über 565 Pheidole-Arten, der das ungewöhnliche Muster als weit verbreitet innerhalb der Gattung einordnet.
Diese Zahl bezeichnet einen Artenvergleich, keine Hormonversuche an 565 Arten. Die Vorabfassung beschreibt die Herkunft der großen Vergleichsserie aus bereits veröffentlichten morphologischen Beschreibungen. Hinzu kamen für weitere Vergleiche lebend gesammelte Tiere, Material der Cornell University Insect Collection und Bilder aus der wissenschaftlichen Datenbank AntWeb. Solche Bestände erlauben, eine Laborbeobachtung neben die Vielfalt anderer Arten zu stellen. Die Entwicklungsversuche wurden dagegen mit Pheidole dentata durchgeführt.
Dabei tragen die Methoden unterschiedliche Schlussfolgerungen. Wiederkehrende Größenverhältnisse über viele Arten zeigen, wie verbreitet ein Muster ist. Gezielte Veränderungen während der Larvenentwicklung können Hinweise liefern, welche Prozesse es bei der untersuchten Art erzeugen. Der Mechanismus einer Art ist damit noch nicht bei jeder anderen Art experimentell nachgewiesen.
Vergleiche mit weiteren Ameisen fanden ein ähnliches Entkopplungsmuster auch bei Cephalotes varians, einer Schildkrötenameise. Das macht die Frage nach der evolutionären Herkunft interessant. Ob eine gemeinsame Vorläuferform bereits diese Möglichkeit besaß oder ähnliche Entwicklungswege mehrfach entstanden, verlangt eine genauere Rekonstruktion der Verwandtschaft und Merkmalsgeschichte. Aus dem Auftreten bei heutigen Arten allein lässt sich kein beobachteter Ablauf der Vergangenheit ablesen.
Die Kolonie beeinflusst, welche Proportionen entstehen
Ein Ameisenkörper entsteht während der Entwicklung durch das Zusammenspiel verschiedener Gewebe und Signale. Dazu gehört das Juvenilhormon, ein hormoneller Botenstoff von Insekten, der an der Entwicklungssteuerung beteiligt ist. Im Pheidole-Kastensystem spielt es eine Rolle bei der Entscheidung, ob eine Larve den Weg zur kleinen Arbeiterin oder zur Soldatin einschlägt.
Auch andere Ameisen wirken auf diesen Weg ein. Bereits vorhandene Soldatinnen können über ein hemmendes Pheromonsignal die Produktion weiterer Soldatinnen beeinflussen. Pheromone sind chemische Signale zwischen Individuen derselben Art. Damit hängt die Entwicklung einer Larve auch davon ab, in welcher sozialen Umgebung sie heranwächst.
Das Team veränderte in den Versuchen das soziale Umfeld, hormonelle Einflüsse und die Kommunikation zwischen sich entwickelnden Organen. Laut Originalabstract beeinflussten diese Eingriffe, wie stark Kopf, Körper und Fühler in ihrem Wachstum miteinander verbunden waren. Die Vorabfassung unterscheidet dabei frühe Entwicklungsphasen, in denen die Kastenrichtung festgelegt wird, von späteren Phasen, in denen die zugehörigen Proportionen entstehen. Derselbe Einfluss muss zu diesen Zeitpunkten nicht dieselbe Wirkung haben.
Ein besonders anschauliches Ergebnis waren im Labor erzeugte „Nanosoldatinnen“: Tiere mit einem Körper im Größenbereich kleiner Arbeiterinnen, aber einem Soldatinnenkopf. „Nano“ ist hier eine Bezeichnung für eine ungewöhnlich kleine Entwicklungsform. Sie besagt nicht, dass die Ameisen nur Nanometer groß wären. Die Arbeit beschreibt außerdem kleine „Nanoarbeiterinnen“. Solche Versuchstiere zeigen Entwicklungsmöglichkeiten, die am gewöhnlichen Erscheinungsbild der Kolonie kaum erkennbar sind. Ihre Erzeugung beweist noch keinen Vorteil im natürlichen Lebensraum.
Die Verknüpfung von sozialem Umfeld und individuellem Wachstum ist ein konkretes Beispiel für die enge Organisation solcher Insektengesellschaften. Unser Beitrag über Superorganismen bei Bienen, Ameisen und Termiten erläutert, wie Nahrung, Signale und Arbeitsteilung eine Kolonie verbinden. Bei den Pheidole-Versuchen reicht diese Verbindung bis in die Entwicklung der Körperformen.
Ein Flügelrest mit einer anderen Aufgabe
Zu den untersuchten Einflüssen gehört ein zunächst überraschendes Gewebe: eine rudimentäre Flügelscheibe. Solche Scheiben sind Zellansammlungen in Insektenlarven, aus denen sich bei geflügelten Formen später Flügel entwickeln können. Während der Soldatinnenentwicklung erscheinen vorübergehend entsprechende Anlagen, obwohl die erwachsenen Arbeiterinnen flügellos bleiben.
Die Nature-Arbeit von 2018 untersuchte bei Pheidole hyatti, wie diese Anlagen die Entwicklung mitregulieren. Eingriffe, die das Wachstum der rudimentären Flügelscheiben verringerten, veränderten auch das Verhältnis zwischen Kopf und Körper. Das Gewebe besitzt damit eine Funktion in der Wachstumsregulation. Ein evolutionär zurückgebildeter Körperteil kann während der Entwicklung weiterhin eine wichtige Aufgabe erfüllen. Frei zugängliche Autorenfassung der Nature-Arbeit
Die neue Arbeit verbindet diese Frage mit der Fühlerentwicklung. Dabei zeigt sich Modularität: Körperteile können in bestimmten Zusammenhängen gemeinsam variieren und in anderen teilweise unabhängig reagieren. Welche Beziehungen dabei bestehen, hängt von Gewebe, Kaste und Entwicklungsphase ab.
Wozu ähnliche Fühler gut sein könnten
Ameisen ertasten mit ihren Antennen die Umgebung und nehmen chemische Informationen auf. Daraus ergibt sich eine plausible Forschungsfrage: Könnte ein überlappender Bereich von Fühlergrößen unterschiedlichen Arbeiterinnen ähnliche Möglichkeiten geben, mit Nestgenossinnen und ihrer Umgebung Kontakt aufzunehmen?
Das ist eine Funktionshypothese. Gleiche Länge allein beweist keine gleiche Sinnesleistung. Dafür wären auch die Zahl und Anordnung von Sinnesstrukturen, ihre Empfindlichkeit, die Bewegung der Antennen und die Verarbeitung der Signale wichtig. Ob das untersuchte Wachstumsmuster in einer bestimmten Umwelt tatsächlich einen Vorteil bietet, müsste durch passende Verhaltens- und Leistungsversuche geprüft werden.
Wie vorsichtig man Körperform und Lebensweise verbinden sollte, zeigt eine unabhängige Studie von Alexandre Casadei-Ferreira und Kollegen aus dem Jahr 2021. Sie untersuchte Pheidole-Köpfe und Kiefer mit Röntgen-Mikrotomografie und dreidimensionalen Formvergleichen. Kopf und Kiefer zeigten sowohl eine enge gemeinsame Variation als auch eine gewisse Eigenständigkeit. Ernährungs- und Nistgewohnheiten erklärten die Formen in diesem Datensatz nur schwach. Die Autoren nennen unter anderem die begrenzte Artenstichprobe als Grenze. Das ist kein direkter Test der neuen Fühlerhypothese. Es zeigt aber, weshalb eine auffällige Form noch keine eindeutige Zweckgeschichte liefert. Unabhängige morphologische Untersuchung
Die Pheidole-Antennen öffnen damit zwei Fragen zugleich: Wie werden Körperteile während der Entwicklung miteinander verbunden? Und welche dieser Verbindungen verändert sich, wenn verschiedene Kasten entstehen? Der große Kopf der Soldatin und ihr vergleichsweise kleiner Fühler machen diese Fragen sichtbar. Für eine Erklärung muss man wissen, welches Maß betrachtet wird, welche Tiere miteinander verglichen werden und in welchem sozialen Umfeld sie aufgewachsen sind.
