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Elektronenmikroskopaufnahme von pilzbefallenem Ameisenkopf

Bioinvasoren in Symbiose

Eingeschleppte Organismen können für etablierte Arten gefährlich sein. Mit einer Gartenameise und einem Pilz haben sich nun gleich zwei invasive Arten in Europa zusammengetan. Der Pilz wächst auf der Ameise, gibt ihr ein Igel-artiges Aussehen und schützt sie vor einem für heimische Arten tödlichen Keim.

Immunologie 03.12.2014

Vermutlich schon in den 1970er-Jahren wurde die Gartenameise Lasius neglectus nach Europa eingeschleppt und bedroht seither einheimische Arten. Woher der Eindringling kam, ist noch nicht sicher. Man gehe davon aus, dass sie aus der Schwarzmeerregion eingeschleppt wurde, so die Evolutionsbiologin Sylvia Cremer vom Institute of Science and Technology (IST) Austria im Gespräch mit der APA.
Rund 160 Populationen des Eindringlings seien mittlerweile in Europa bekannt. Vier davon sind mit "Laboulbenia" befallen - einem Pilz, der ursprünglich aus Nordamerika kommt. Dort lebt er auf mehreren Lasius-Arten in einer Wirt-Symbionten-Beziehung.

"Igel-Ameisen"

Die Studie in den "Proceedings of the Royal Society B":

"Anti-pathogen protection versus survival costs mediated by an ectosymbiont in an ant host" (sobald online) von Matthias Konrad et al., erschienen am 3. Dezember 2014.

Die Studie in "Trends in Immunology":

"Individual and social immunisation in insects" von Leila Masri und Sylvia Cremer, erschienen im Oktober 2014.

Der Pilz dringt durch das Cuticula genannte Außenskelett der Ameisen. Die in der Außenhaut verankerten Fruchtkörper des Pilzes stehen wie Stacheln weg, die Wissenschaftler sprechen daher bei befallenen Tieren von "Igel-Ameisen". Cremer und ihr Team untersuchten nun erstmals diesen neuartigen Zusammenschluss von Wirt und Symbiont in Europa.

Mit Pilz "Laboulbenia" befallene Ameise Lasius neglectus

Matthias Konrad, IST Austria

Mit "Laboulbenia" befallene Ameise.

Es zeigte sich, dass stark mit "Laboulbenia" befallene Ameisen bei Nahrungsknappheit eine höhere Sterblichkeitsrate hatten. Die "Laboulbenia"-Infektion hatte aber auch einen positiven Effekt und schützte die Tiere vor einem Befall mit einer weitverbreiteten, tödlichen Insekten-Krankheit - der Infektion mit dem Pilz "Metarhizium". Im Gegensatz zu "Laboulbenia" dringt "Metarhizium" tief in den Körper eines befallenen Insekts und tötet den Wirt.

Ein Befall mit "Laboulbenia" schützt dabei auf zweifache Art: Einerseits führt die Infektion zu einer verstärkten Körperhygiene der Ameisen, andererseits ruft sie offensichtlich eine Art Wundreaktion hervor und führt zu einer Stimulierung des Immunsystems. "Einige Immungene, die generell gegen Pilze agieren, sind hochreguliert, wodurch wahrscheinlich ein prophylaktischer Schutz besteht", sagte Cremer.

Auch Insekten haben Immungedächtnis

In einem weiteren Artikel, der im Fachjournal "Trends in Immunology" erschienen ist, geben Cremer und ihre Kollegin Leila Masri einen Überblick über Immunisierungen bei Insekten. "Vor zehn Jahren hat niemand gedacht, dass Insekten ein Immungedächtnis haben. Mittlerweile gab es viele Arbeiten, die gezeigt haben, dass auch Insekten und Krebstiere ein Immungedächtnis besitzen, ähnlich wie die Wirbeltiere", sagte Cremer. Das bedeutet, dass ein Individuum, das zum zweiten Mal in Kontakt mit einem Krankheitserreger kommt, besser geschützt ist als beim ersten Kontakt.

Dabei konnten die Wissenschaftler die komplette Bandbreite bei der Immunisierung feststellen: Auf der einen Seite gebe es nach der erstmaligen Infektion sehr spezifischen Schutz vor exakt dem gleichen Pathogen, so Cremer. Wenn sich der Keim nur ganz leicht verändert, gibt es keinen Schutz mehr - so wie die Grippe-Impfung beim Menschen nur vor dem gerade aktuellen Erreger schützt und nach dessen Veränderung ein Jahr später schon nicht mehr. Auf der anderen Seite gebe es auch sehr unspezifische Schutzmechanismen, wie eben im Fall der Stimulierung des Immunsystems nach dem "Laboulbenia"-Befall bei den Ameisen.

Die ganze Bandbreite gibt es auch zwischen individueller und sozialer Immunisierung. Auf der einen Seite kann ein einzelnes Tier nach dem erstmaligen Kontakt mit einem Erreger bei weiteren Infektionen vor diesem geschützt sein. Bei Staaten bildenden Insekten gibt es aber auch eine soziale Immunisierung, wo sich - wie Cremer bei Ameisen festgestellt hat - Tiere durch Putzen ihrer infektiösen Nestmitglieder eine Mini-Infektion holen, dadurch ihr Immunsystem stimulieren und so für ein Immungedächtnis auf Kolonieebene sorgen.

Das könne innerhalb einer Generation, aber auch über Generationen hinweg funktionieren, indem Mütter oder Väter ihre Kinder schützen. Als Beispiel nennt die Wissenschaftlerin Hummeln, die in den Eiern antimikrobielle Substanzen mitgeben und damit die Nachkommen besser gegen Erreger schützen.

science.ORF.at/APA

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