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Freitag, 20. August 2010

Pilze machen Ameisen zu Zombis – schon seit Jahrmillionen

Fossiles Blatt aus der Grube Messel (links) mit den charakteristischen Bissspuren an den sekundären Blattvenen (oben). Das Bild unten zeigt eine befallene Ameise, aus deren Kopf eine Pilzhyphe wächst. Der orange Fruchtkörper enthält die Sporen. | Copyright: Universität Bonn, Georg Oleschinski / Universität Harvard, David P. Hughes

Bonn/ Deutschland - Der Pilz "Orphyocordyceps unilateralis" verwandelt in asiatischen Regelwäldern tagtäglich Millionen von Ameisen in willenlose Zombies. Anhand von rund 50 Millionen Jahre alten Fossilien aus der Grube Messel nahe Darmstadt vermuten Wissenschaftler nun, dass es diese bizarre Form des Parasitismus damals auch in Nordeuropa gab.

In einem uralten Blatt-Fossil fanden Forscher der Universitäten Bonn und Harvard sowie des Smithsonian-Instituts in Washington Bissspuren, die wahrscheinlich von einer entsprechend pilzinfizierten Ameise stammen. Ihren Fund haben die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der "Biology Letters" beschrieben. Es ist das erste Mal, dass Fossilien Hinweise auf eine durch Parasiten verursachte Verhaltensänderung liefern.

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Der Ameise geht es offensichtlich nicht gut: Desorientiert torkelt sie auf einem dünnen Zweig aufwärts. Dann beißen ihre zangenförmigen Kiefer zum letzten Mal zu, und sie stirbt. Wenig später offenbart sich die Ursache ihres Leidens: Ihrem Kopf entwächst ein Pilzfaden, eine so genannte Hyphe (s. Abb. u. r.). Dieser Pilz ist es, der die Ameise regelrecht "umprogrammiert“ und in eine Art Zombie verwandelt hat. Die Hyphe wird in den nun folgenden drei Wochen immer länger, bildet dann an ihrem Ende ein Fruchtkörper mit Sporen, die über die Luft verweht werden - auf der Suche nach neuen Opfern.

Die letzten Schritte der Zombie-Ameise wurden von Tierfilmern der BBC festgehalten

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Die vorab beschriebene und im Video gezeigte Episode hätte sich so aber auch vor rund 50 Millionen Jahren abspielen können. Und das nicht in fernen Regenwäldern, sondern direkt vor unserer Haustür.

Diese Vermutung belegt zumindest das von den Forschern in Messel entdeckte fossiles Blatt. Der Bonner Paläontologe Dr. Torsten Wappler hat darauf zusammen mit Kollegen der Uni Harvard und des Smithsonian-Instituts charakteristische Mini-Löcher entdeckt. Genau dieselben Löcher findet man heute häufig in bodennahen Blättern im thailändischen Regenwald. Sie werden von durch "Orphyocordyceps unilateralis" infizierten Tischlerameisen hinterlassen, (der obige Video-Beitrag beschreibt eine verwandte Pilzart, die auf andere Ameisen spezialisiert ist).

"Die fossilen Bissspuren stimmen in Position, Größe und Form extrem gut mit den heutigen Kieferabdrücken überein", erläutert Wappler. Haben sich also vor 50 Millionen Jahren in Messel ähnliche Dramen abgespielt wie heute in den Regenwäldern Südost-Asiens? "Mit 99-prozentiger Wahrscheinlichkeit war das so", bestätigt der Experte für Insekten-Fraßspuren. "Damit haben wir das erste Mal fossile Anzeichen für eine parasitische Beziehung gefunden, die mit einer Verhaltensänderung einhergeht."

Was die Infektion genau bewirkt, hat der Harvard-Biologe David P. Hughes erst vor etwa einem Jahr in einer aufsehen erregenden Studie herausgefunden: Gelangen Sporen von "Orphyocordyceps unilateralis" auf den Panzer einer Ameise, beginnen sie dort zu keimen. Die Pilzhyphen dringen dann in ihr Opfer ein und programmieren es derart um, dass es von seinem Nest in der Wipfelregion in tiefere Regionen herabsteigt, um etwa zwei Handbreit über dem Boden ein Blatt an der Nordseite des Baums aufzusuchen. Hier beißt sich die infizierte Ameise dann an der Blattunterseite an einer der großen Blattvenen fest. Dann sterben sie.

Rund 25 Zentimeter über dem Boden herrschen 95 Prozent Luftfeuchte und eine Temperatur von 20 bis 30 Grad. Für "Orphyocordyceps" sind das ideale Lebensbedingungen. Hughes und Kollegen setzten in ihren Versuchen einige der toten Ameisen in die Baumwipfel um, wo die Luftfeuchte sehr viel stärker schwankt und es erheblich wärmer werden kann. In allen untersuchten Fällen stellten die Pilze daraufhin ihr Wachstum ein. Die Pilze nutzen die Ameisen also als Transportvehikel und parken sie auch noch exakt dort, wo es ihnen selbst am besten ergeht.

"Unsere Studie zeigt nun, dass es diese hoch spezialisierte Form des Parasitismus schon sehr viel länger gibt als gedacht", so Wappler. Aus Sicht eines Biologen ist das extrem spannend: Zwischen Parasit und Wirt kommt es häufig zu einer Art Wettrüsten. Parasiten gelten daher als eine wichtige Triebfeder für die Evolution. Zudem stützt die Arbeit eine These, für die sich in jüngerer Zeit immer mehr Belege finden: Die Regenwälder Thailands scheinen heute ähnliche Lebensbedingungen zu bieten wie die Region um Messel vor 50 Millionen Jahren.

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Quellen: uni-bonn.de / grenzwissenschaft-aktuell.de
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