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Ameisen, die sich von Honig ernähren

Soziale Immunität: Eine Ameise heilt die andere

Damit Menschen nicht krank werden, versuchen sie gesund zu leben. Wenn unser Immunsystem dennoch einem Krankheitserreger nachgeben muss, hilft meist der Gang zur Ärztin. Bei Ameisen ist das anders, ihnen hilft die "soziale Immunität": Wenn ein Exemplar von einem Erreger befallen wird, säubern und "heilen" ihn die anderen.

Biologie 01.10.2010

Mit diesen Phänomenen beschäftigt sich die deutsche Biologin Sylvia Cremer, die seit kurzem Professorin am Institute of Science and Technology in Klosterneuburg ist.

Gemeinsam mit Paul Schmid-Hempel von der ETH Zürich hat sie vor drei Jahren in einem in der Fachzeitschrift "Current Biology" erschienen Review den Begriff der "sozialen Immunität" geprägt. Für ihre Forschung wurde ihr auch ein ERC Starting Grant zugesprochen.

Entfernung ansteckender Partikel

Porträtbild der Biologin Sylvia Cremer

IST Austria

Die Biologin Sylvia Cremer

Der Unterschied zwischen individueller und sozialer Immunität, wie ihn Cremer versteht, ist folgender: Individuelle Tiere können Krankheitserreger einerseits durch ihr Immunsystem abwehren, andererseits durch ihr Verhalten - indem sie etwa bestimmte Plätze meiden, an denen viele Pathogene vorkommen. Bei Tieren, die in Gruppen leben, kommt noch etwas hinzu: die Art ihrer Interaktionen.

"Bei Ameisen ist es sehr wichtig, wie sie über Verhalten verhindern, dass andere Tiere krank werden", erklärt Sylvia Cremer. "Wenn ein Tier bei der Futtersuche aus der Kolonie austritt und sich dort mit einem Krankheitserreger ansteckt, wird es danach von anderen Tieren abgeleckt, und dadurch werden die infektiösen Partikel von der Körperoberfläche entfernt."

Wie das Entlausen bei den Affen

Was die Ameisen hier untereinander treiben, ähnelt der Fellpflege bei größeren Tieren, etwa dem Entlausen von Affen. Die Krankheitserreger, mit denen Cremer und ihre Gruppe arbeiten, sind Sporen des Pilzes Metarhizium. Sie kommen weltweit vor, weshalb viele Ameisenarten gute Abwehrmechanismen gegen sie entwickelt haben.

Mit ihren Mundwerkzeugen schlecken Artgenossen die infizierte Ameise ab: ein Säuberungsvorgang, bei dem manuell infektiöse Substanzen wie etwa Pilzsporen oder Bakterien vom Körper abgebissen werden.

Bei dem Vorgang ist es nun nicht so, dass die helfenden Tiere selbst Gefahr laufen zu erkranken. Im Gegenteil. Sie werden "sozial geimpft", wie es Cremer bezeichnet. "D.h. die Tiere, die mit geringen Dosen eines Krankheitserregers in Kontakt gekommen sind, verfügen später, wenn sie auf eine hohe Dosis treffen, bereits über einen Impfschutz."

Riechen Ameisen Pathogene?

Ö1 Sendungshinweis:

Mit dem Themengebiet beschäftigt sich auch der Beitrag "Krankheitsbekämpfung durch Evolutionsbiologie" im Ö1 Dimensionen Magazin: Freitag, 1. Oktober, 19.06 Uhr, Radio Österreich 1.
Mehr dazu in oe1.ORF.at

Wie aber erkennen die Tiere, dass sich ein Artgenosse mit Pilzsporen angesteckt hat? Dies wollen Cremer und Kollegen am IST Austria untersuchen. Sicher ist, dass sie darin besser sind als wir Menschen. Denn wir bemerken Krankheitserreger an unseren Mitmenschen erst dann, wenn diese bereits krank sind. Dazwischen liegt die Inkubationsphase.

"Ameisen sind uns einen Schritt voraus, sie nehmen die Anwesenheit des Pathogens vor, noch bevor die Krankheit ausbricht", erklärt Cremer. "Den genauen Mechanismus der Wahrnehmung kennen wir noch nicht, wir nehmen aber an, dass es sich um eine geruchliche Wahrnehmung handelt."

50 neue Kolonien in Klosterneuburg

Ab November, wenn die neuen Labore am IST Austria eröffnet und der Einzug ihrer Kollegen vollzogen ist, möchte Cremer den genauen Mechanismus erforschen. Rund 50 Ameisenkolonien werden dann ihre neue Heimat in Klosterneuburg haben, jede einzelne in einem Plastikbehälter. Die Tiere werden zu unterschiedlichen Bedingungen im Jahresrhythmus gehalten, d.h. es gibt je einen Schrank voller Kolonien für Frühling, Sommer, Herbst und Winter.

Gut versorgt werden die Jungtiere mit dem Grundnahrungsmittel Schaben, die via Internet bestellt werden, die erwachsenen Exemplare delektieren sich an Honig und Wasser. Die krankheitserregenden Pilzsporen werden mit einem fluoreszierenden Farbstoff versehen, sodass sich ihre Ausbreitung in der Kolonie gut verfolgen lässt.

Genetische Verarmung mindert soziale Immunität

Vielleicht kommt es dann auch einmal zu dem Ausbruch einer Epidemie innerhalb der Kolonie. Dies hat Cremer bisher experimentell nämlich nicht beobachten können. Die soziale Impfung funktioniert einfach zu gut. Wo der Punkt liegt, an dem das System kippt und sich die Krankheit zu einer Epidemie entwickelt, kann sie deshalb noch nicht sagen.

Ein Faktor dabei ist aber mit Sicherheit die genetische Diversität. Bei einem Experiment, bei denen Ameisen im Labor über zehn Generationen durch Inzucht vermehrt wurden, haben sie ihre Fähigkeiten verloren, Krankheitserreger rechtzeitig zu erkennen.

"Sie haben zwar mit dem gleichen Putzverhalten reagiert, es aber erst gezeigt, als die Krankheit bereits ausgebrochen war", erzählt Cremer. Genetische Verarmung vermindert also die soziale Immunität, das weiß man auch von ähnlichen Studien zu Bienen.

Schlüsse auch für Menschen

Aus der Arbeit mit Ameisen lassen sich auch Schlüsse für die Verbreitung von Krankheiten bei Menschen ziehen - und das interessiert die Epidemiologen. "Die Tierchen sind natürlich anders als menschliche Gesellschaften, aber sie folgen den gleichen Regeln, d.h. man hat auch Interaktionsnetzwerke und -dauern sowie verschieden intensive Arten der Interaktion, und danach entscheidet sich auch, wie Krankheiten verbreitet werden."

Von Schweinegrippe und Co. etwa weiß man, dass sich menschliche Krankheiten entlang vielbereister Flugrouten ausbreiten. Den Flughäfen entsprechen bei Ameisen die Futterstellen: Hier kommen die Tiere zusammen, hier übertragen sich Krankheiten. Gewinnt man hier neue Einsichten, wie genau das funktioniert, so kann man die entsprechenden Modelle auch auf Modelle menschlichen Verhaltens anpassen.

Lukas Wieselberg, science.ORF.at

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