Schneemücken zählen zu den Schnaken. Gemeint sind nicht die lästigen Stechmücken, die mitunter so bezeichnet werden. Mitglieder der Schnakenfamilie erreichen zwar nicht selten eine Körperlänge von mehr als zwei Zentimetern und haben noch viel längere Beine. Doch diese erschreckend großen Mücken sind keine Blutsauger, sondern völlig harmlos. Auch wenn sie sich zuweilen ins Haus verirren. In diese missliche Lage kommen Schneefliegen allerdings nie, denn sie können überhaupt nicht fliegen. Als Spezialisten für frostiges Ambiente spazieren sie mitunter aber munter auf Schnee herum.
Wissenschaftlich beschrieben wurde die Gattung der Schneemücken im Jahr 1816 von dem schwedischen Entomologen Johan Wilhelm Dalman. Auf einem schneebedeckten Weg in Västergötland hatte er ein merkwürdiges Tier entdeckt, das er zunächst für eine Spinne hielt. Genauer unter die Lupe genommen, entpuppte sich das Krabbeltier dann aber als flügellose Schnake. Mittlerweile wurden Schneemücken in Ostasien und Nordamerika ebenso aufgespürt wie in etlichen europäischen Ländern. Hierzulande sind vier Spezies der Gattung Chionea bekannt, darunter auch die von Dalman beschriebene Spinnen-Schneemücke Chionea araneoides.
Bei Minustemperaturen flott unterwegs
Als Larven wachsen Schneemücken im Waldboden heran, in Bauen von Nagetieren und anderen kleinen Höhlen. Als erwachsene Insekten zeigen sie sich verblüffend kälteresistent. Dass sie ihre Flügel zurückgebildet haben, ist nicht verwunderlich. Denn bei Temperaturen um den Gefrierpunkt könnten sie ohnehin nicht ausreichend Muskelkraft aufbringen, um sich in die Luft zu erheben. Zu Fuß sind Schneemücken sogar bei Minustemperaturen noch ziemlich flott unterwegs: Pro Minute legen sie bis zu 80 Zentimeter zurück.
Damit Schneemücken bei Eiseskälte herumkrabbeln können, müssen sie auf molekularer Ebene entsprechend gerüstet sein. Um herauszufinden, wie sich diese Insekten an ein Leben in frostiger Umgebung angepasst haben, analysierten Wissenschaftler um Matthew Capek von der Northwestern University in Evanston, Illinois, Zhenzhen Yang von der Shanghai Tech University und Marcus Stensmyr von der Universität Lund die genetische Ausstattung der nordamerikanischen Schneemücke Chionea alexandriana.
Zum Vergleich zogen die Forscher neben Schnaken und Stechmücken, die molekulargenetisch bereits gründlich unter die Lupe genommen wurden, auch die Zuckmücke, Belgica antarctica, heran. Diese bis zu sechs Millimeter lange, ebenfalls flügellose Mücke – entdeckt während der Belgica-Expedition im Jahr 1898 – lebt auf dem nördlichsten Zipfel der Antarktischen Halbinsel und vorgelagerten Inseln. Ihre Larven müssen zwei Winter tiefgefroren überstehen, ehe sie sich in erwachsene Zuckmücken verwandeln können. Die Weibchen paaren sich dann umgehend und legen ihre Eier ab, ehe das Wetter wieder allzu eisig daherkommt.
Eine Vielfalt an Frostschutzproteinen
Wie Capek und Kollegen in der Zeitschrift „Current Biology“ berichten, entdeckten sie im Genom der Schneemücke acht Genfamilien, die sich auch bei der antarktischen Zuckmücke auffallend vergrößert haben. Darunter solche, die sich um den Fettstoffwechsel kümmern. Eine zentrale Rolle in frostiger Umgebung spielen aber zweifellos Frostschutzproteine. Diese speziellen Eiweißmoleküle heften sich an kleinste Eispartikel und verhindern dadurch, dass Eiskristalle zu destruktiver Größe heranwachsen. Wie gut das funktioniert, zeigten Capek und Kollegen mit einem gentechnischen Experiment: Sie bauten ein Gen für ein Frostschutzprotein der Schneemücke in die DNA der Taufliege Drosophila ein. Derart ausgestattet, blieben die Larven dieser winzigen Fliegen meist auch dann noch quicklebendig, wenn sie kurzzeitig gefroren und wieder aufgetaut wurden. Fliegenlarven ohne das Schneemücken-Gen überlebten diese Prozedur dagegen nur selten.
Darüber hinaus lieferten die genetischen Analysen auch Hinweise darauf, dass Schneemücken, die zunehmend frostigen Temperaturen ausgesetzt sind, eine Art Heizung einschalten können. Für die Kraftwerke ihrer Zellen, die Mitochondrien, haben Schneemücken nicht nur neuartige Enzyme entwickelt. Sie können auch dafür sorgen, dass Mitochondrien statt chemischer Energie für Stoffwechselprozesse hauptsächlich Wärmeenergie produzieren. Dabei sind wohl ähnliche Mechanismen im Spiel wie im braunen Fettgewebe von Säugetieren. Bei Säuglingen sitzt dieses besondere Fettgewebe vor allem am Hals, an den Nieren und zwischen den Schulterblättern. Es bietet schon Neugeborenen einen gewissen Schutz vor Unterkühlung. Erwachsene Säugetiere besitzen meist nur noch wenig braunes Fettgewebe. Größere Mengen finden sich allerdings bei Murmeltieren, Igeln und anderen Winterschläfern, die sich mit solchen Heizkörpern vor dem Erfrieren schützen und im Frühjahr rasch wieder auf Betriebstemperatur kommen.
Wenn Schneemücken schnell heruntergekühlt wurden, konnten sie das Absinken ihrer Körpertemperatur mehrere Minuten lang bremsen. Dadurch blieben sie etwa ein Grad wärmer als Grillen derselben Größe. Während zum Beispiel Hummeln und manche Nachtfalter ihre Flugmuskulatur als Heizung einsetzen, fehlen den Schneemücken entsprechende Muskelpakete. Dafür können sie sich anscheinend auf ähnliche Weise wärmen wie Säuglinge oder Igel und damit verhindern, dass in ihrem unterkühlten Körper plötzlich tödlich große Eiskristalle wachsen.
