Ein Parasit verwandelte die Arbeiterameisen in „Königinnen“ und verlängerte deren Lebensdauer
Deutsche Biologen haben herausgefunden, dass der Bandwurm in der Lage ist, den Organismus von Arbeiterameisen buchstäblich umzuprogrammieren. Nach der Infektion leben sie um ein Vielfaches länger als gewöhnlich, werden weniger aktiv, und bestimmte Vorgänge in ihrem Organismus ähneln zunehmend denen, die für die Königinnen einer Ameisenkolonie charakteristisch sind.
Die Studie hat gezeigt, dass der Parasit nicht nur eine Krankheit auslöst, sondern auf subtile Weise in die Genaktivität des Wirts eingreift und dabei den Stoffwechsel, das Immunsystem sowie die Alterungsprozesse verändert. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen dazu bei, zu verstehen, wie Parasiten das Verhalten und die Physiologie ihrer Wirte steuern können.
Einzelheiten
Gegenstand der Untersuchung waren die Ameisen der Art Temnothorax nylanderi, die in der Natur vom Bandwurm Anomotaenia brevis befallen werden. Der Lebenszyklus des Parasiten ist ungewöhnlich: Die Ameisen dienen ihm als Zwischenwirte, während er seine endgültige Entwicklung bereits im Körper von Spechten vollzieht.
Wissenschaftler der Johann-Gutenberg-Universität Mainz verglichen drei Gruppen von Insekten: gesunde Arbeiterameisen, infizierte Arbeiterinnen und Königinnen.
Zu diesem Zweck untersuchten die Forscher die Genaktivität in zwei wichtigen Geweben – dem Gehirn und dem sogenannten Fettkörper. Dabei handelt es sich um ein spezielles Gewebe im Hinterleib der Insekten, das ähnliche Funktionen wie die Leber und das Fettgewebe von Wirbeltieren erfüllt und am Stoffwechsel, am Immunschutz sowie an der Speicherung von Nährstoffen beteiligt ist.
Es stellte sich heraus, dass gerade im Fettkörper die auffälligsten Veränderungen stattfinden. Die Aktivität zahlreicher Gene bei den infizierten Arbeiterinnen ähnelte überraschend stark derjenigen, die bei Königinnen beobachtet wird.
Die Veränderungen betrafen Gene, die mit dem Stoffwechsel, dem Immunsystem, der Stressresistenz und Alterungsprozessen in Verbindung stehen.
Dies trägt dazu bei, ein ungewöhnliches Phänomen zu erklären, das Wissenschaftler bereits zuvor beobachtet hatten. Während gewöhnliche Arbeiterameisen dieser Art etwa ein bis zwei Jahre leben, können Königinnen ein Alter von bis zu 20 Jahren erreichen. Die vom Parasiten befallenen Arbeiterinnen weisen eine Überlebensrate auf, die sich deutlich an die der Königinnen annähert.
Ganz anders sah das Gehirn der befallenen Ameisen aus. Hier stellten die Wissenschaftler eine verminderte Aktivität vieler Neuropeptide fest – Signalmoleküle, die das Verhalten, die Nahrungsaufnahme und die soziale Aktivität regulieren. Wahrscheinlich ist dies der Grund, warum die befallenen Arbeiterinnen weniger mobil werden und ihre üblichen Aufgaben in der Kolonie seltener erfüllen.
Die Forscher überprüften zudem die weit verbreitete Hypothese, dass der Parasit eigene Moleküle produzieren könnte, die die Signale des Ameisenorganismus imitieren. Dafür wurden jedoch keine Belege gefunden.
Stattdessen zeigen die Daten, dass der Bandwurm anders vorgeht – er greift in die eigenen Regulationsnetzwerke des Wirts ein und zwingt dessen Organismus, selbstständig auf einen neuen Betriebsmodus umzuschalten.
Nach Ansicht der Autoren der Studie ist ein solcher Zustand für den Parasiten von Vorteil. Je länger die infizierte Ameise lebt und je geringer das Risiko ist, dass sie bei der Arbeit außerhalb des Nestes ums Leben kommt, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie von einem Specht gefressen wird – dem endgültigen Wirt des Bandwurms.
Warum dies wichtig ist
Die Studie zeigt, wie subtil Parasiten den Organismus ihrer Wirte steuern können. Anstatt lediglich eine Krankheit auszulösen, können sie bereits vorhandene biologische Programme nutzen und so die Lebensdauer, den Stoffwechsel und das Verhalten verändern.
Die Autoren sind der Ansicht, dass das System „Ameise – Bandwurm“ ein geeignetes Modell für die Erforschung von Alterungsmechanismen, der Genregulation und der Wechselwirkungen zwischen Parasiten und dem Wirtsorganismus darstellen könnte. Die Ergebnisse beziehen sich jedoch ausschließlich auf diese Insektenart und bedeuten nicht, dass ähnliche Mechanismen auch beim Menschen existieren.
Quelle
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift BMC Genomics veröffentlicht.
Titel: Cestodeninfektion steht im Zusammenhang mit transkriptionellen Verschiebungen in der Neuropeptid-Signalübertragung und kastenspezifischen Alterungsprozessen bei einem sozialen Insekt.