Ein Pilz macht aus Ameisen Zombies

Köpfe rollen und Körper platzen: Im Reich der Parasiten und Insekten geht es zu wie in einem Horrorfilm.

Ein parasitischer Pilz hat eine Ameise befallen und lebt nun von ihrem Körper. Foto: Avalon (juniors@wildlife)

Ein parasitischer Pilz hat eine Ameise befallen und lebt nun von ihrem Körper. Foto: Avalon (juniors@wildlife)

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Still und völlig unbemerkt rieseln winzige Pilzsporen auf die Ameise. Nichts deutet darauf hin, dass dieses Ereignis das Leben des Insekts in Kürze beenden wird. Zuvor wird ein fremdes Lebewesen die Steuerung von dessen Bewegungen übernehmen, sein Gehirn auffressen und seinen toten Körper schliesslich als Sprungbrett für die eigene Vermehrung nutzen. Ein typischer Fall von Zombie-Parasitismus, wie er vor allem im Reich der Insekten gar nicht selten ist.

Andere Lebewesen zu manipulieren, um das Überleben der eigenen Art zu sichern – diese Strategie ist Millionen Jahre alt. Und sie kann wechselnde Umweltbedingungen überdauern, wie Forscher um den Entomologen David Hughes von der Pennsylvania State University zeigen. Demnach steuern parasitäre Pilze das Verhalten ihrer Ameisenwirte um, wenn wechselnde Klimabedingungen dies erfordern.

Bei den untersuchten Pilzen handelt es sich um Vertreter der Gattung Ophiocordyceps. Sobald ihre Sporen auf einer Ameise gelandet sind, beginnen sie zu keimen und dringen über die Tracheen – das Atmungssystem – in den Körper ein. Der Pilz bildet dann fadenförmige Zellen und ernährt sich von den Organen seines Wirts – allerdings nur von den nicht unmittelbar lebenswichtigen. Schliesslich bildet er Chemikalien, die das Verhalten der Ameise verändern: Sie klettert an die Spitze einer Pflanze und krallt oder beisst sich an einem Blatt oder einem Blattstiel fest.

Pilz frisst Ameisenhirn 

Wenn der Pilz bereit ist, Sporen zu bilden, schlägt er final zu: Er frisst das Gehirn der Ameise und tötet sie. Dann bricht ein Stiel aus dem Körper der Ameise hervor, an dessen Spitze sich der Fruchtkörper des Pilzes bildet. Aus ihm regnen schliesslich unzählige neue Sporen herab in Richtung Boden, wo sie auf weiteren Ameisen landen. Der grausige Kreislauf beginnt von neuem.

Das Zombieameisen-Phänomen sei rund um die Welt zu beobachten ausser in Europa, schreiben die Forscher im Fachmagazin «Evolution». Einen Unterschied allerdings gebe es in verschiedenen Regionen der Welt: In tropischen Gebieten mit immergrünen Bäumen klammern sich die fremdgesteuerten Ameisen meist an Blätter, in gemässigten Zonen hingegen an kleine Äste oder Rinde.

Die Forscher zeigen, dass das Festhalten an Blättern das ursprüngliche Verhalten war. Das belegt unter anderem ein 47 Millionen Jahre altes Fossil aus Deutschland. Es zeigt eine Ameise, die sich in ein Blatt verbeisst. Damals war das Klima wärmer; feuchte, immergrüne Wälder erstreckten sich fast bis an die Pole. Als das Klima in den gemässigten Zonen abkühlte, veränderte sich die Vegetation. In Richtung der Pole wuchsen vermehrt Wälder mit laubabwerfenden Bäumen – aus Sicht des Pilzes eine Katastrophe. Denn mit den fallenden Blättern würden seine daran gekrallten Wirte im Herbst auf dem Boden landen, wo die Pilzsporen nur schlechte Verbreitungschancen besitzen.

Von bewirtschafteten Wäldern getötet

Doch der Pilz passte sich an: Er brachte im Laufe der Evolution die Ameisen dazu, sich nicht mehr an die Blätter zu krallen, sondern an die Äste. «Einige der Ameisen beissen nicht einfach die Äste, sondern schlingen zum Festhalten auch ihre Hinterbeine um den Ast», erläutert Co-Autorin Raquel Loreto. Die Pilze retteten sich so vermutlich vor dem Aussterben. Das zeige, wie die komplexe Manipulation eines Tieres durch eine Mikrobe auf den Selektionsdruck durch das Klima reagiere, sagt Hughes.

Die Anpassung entwickelte sich in unterschiedlichen Regionen der Welt unabhängig voneinander, zeigten die Forscher. Wie genau es der Pilz geschafft hat, so präzise das Verhalten seines Wirts zu verändern, wissen sie nicht. Und warum gibt es heute in Europa, trotz der beachtlichen Anpassung, keine Zombieameisen mehr? «Vermutlich sind sie in Europa nicht mehr zu finden, weil die Wälder dort so bewirtschaftet sind», sagt Hughes.

Manipuliertes Verhalten 

Andere Forscher untersuchen verhaltenssteuernde Parasiten, um Einblick in die Neurobiologie des Verhaltens zu bekommen. «Parasiten haben im Laufe von Millionen Jahren während der gemeinsamen Evolution mit ihren Wirten ein chemisches Arsenal entwickelt. Diese Chemikalien sind hochspezifisch für molekulare Ziele im Nervensystem des Wirts und modifizieren sehr genau jene neuronalen Schaltkreise, die dem manipulierten Verhalten zugrunde liegen», sagt Frederic Libersat von der Ben-Gurion-Universität in Beer Sheva (Israel).

Gemeinsam mit Kollegen veröffentlichte er eine Übersichtsarbeit im Fachmagazin «Frontiers in Ecology». Darin trugen sie das Wissen über die Grundlagen der Bewusstseinskontrolle durch Parasiten zusammen. «Es gibt Parasiten, die gezielt das Verhalten einzelner Tiere steuern», erläutert Libersat. «Sie treiben sie in den Selbstmord, missbrauchen sie als Leibwächter oder kontrollieren ihre Bewegungen.» Daneben gebe es Parasiten, die einzelne Tiere in ihrer sozialen Struktur beeinträchtigen würden, sie etwa zu unsozialem Verhalten brächten.

Der Kleine Leberegel (Dicrocoelium dendriticum) nötigt seine Opfer zur Selbsttötung: Der Parasit zwingt Ameisen, an die Spitze eines Grashalms zu krabbeln und dort auf den Tod zu warten – in Form einer weidenden Kuh oder eines anderen grasenden Tieres, welches die Ameisen samt Gras verschlingt. Einmal im Körper, bildet der Parasit Eier, die der grasende Wirt ausscheidet. Schnecken infizieren sich über den Kot mit den Parasiten und scheiden ihrerseits Schleimkugeln mit dessen Larven aus. Die sind anscheinend eine Köstlichkeit für umherkrabbelnde Ameisen, in denen sich der Parasit konsequenterweise als Nächstes einnistet.

Untersuchungen zeigen, dass die Vermehrung der Viren mit den Verhaltensänderungen des Käfers korreliert und eine Beseitigung der Viren dessen Verhalten normalisiert.

«Erstaunlicherweise wandert nur ein einziger Parasit Richtung Kopf der Ameise und lässt sich in der Nähe eines der Cerebralganglien nieder», erläutert Libersat. Das ist eine Ansammlung von Nervenzellen, quasi das Gehirn der Tiere. «An dieser strategischen Stelle entlässt er vermutlich noch unbekannte Chemikalien, um das Verhalten der Ameisen zu kontrollieren.»

Nicht immer dient Parasitenbefall unmittelbar der Vermehrung. Einige wollen durch die Attacke Schutz für sich oder ihren Nachwuchs erschleichen. Die Marienkäfer-Brackwespe (Dinocampus cocinellae) befällt verschiedene Arten von Marienkäfern, etwa Coleomegilla maculate. Sie legt ein einziges Ei in den Körper des Käfers. Die daraus schlüpfende Larve entwickelt sich für etwa 20 Tage in seinem Inneren, krabbelt dann heraus und spinnt einen Kokon zwischen den Beinen des Käfers.

Bewachte Kokons

«Wenn die Wespenlarve hervorgekommen ist, bleibt der Käfer am Leben, und zwar direkt über dem Kokon», sagt Libersat. Als Bodyguard schützt er den Wespennachwuchs vor Feinden, ohne selbst zu profitieren. Untersuchungen zeigen, dass die Überlebensrate derart bewachter Kokons bei der Attacke eines Feindes bei 65 Prozent liegt. Ungeschützt beträgt sie maximal 15 Prozent. Wie aber gelingt es der Wespe, den Käfer noch ausserhalb des Körpers unter seine Kontrolle zu zwingen?

Gar nicht – zumindest nicht unmittelbar. Die Wespe injiziert zusammen mit dem Ei ein Virus in den Käfer, das sich zunächst in der Larve befindet. Kurz bevor diese den Käfer verlässt, kommt es zu einer massiven Vermehrung der Viren und einer «Übergabe» an den Käfer. Untersuchungen zeigen, dass die Vermehrung der Viren mit den Verhaltensänderungen des Käfers korreliert und eine Beseitigung der Viren dessen Verhalten normalisiert.

Was die Beispiele für die Parasitenattacken eint: Die angegriffenen Wirte haben ihnen wenig entgegenzusetzen. «Im besten Fall generiert der Wirt eine Immunreaktion», sagt Libersat. «Parasiten sind ziemlich spezifisch an einen Wirt angepasst. Hätte der eine Abwehrstrategie, würde der Parasit aussterben.»

(Redaktion Tamedia)

Erstellt: 18.10.2018, 07:26 Uhr

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Waghalsig durch Infektion

Selbst Menschen sind womöglich von Attacken durch Parasiten nicht verschont – im Zusammenhang mit Toxoplasmose werden Verhaltensänderungen diskutiert. Toxoplasma gondii ist ein Parasit, dessen Eier von Katzen ausgeschieden werden. Sie gelangen so in Wirbeltiere, etwa Vögel, können aber auch Menschen besiedeln und sich im Gehirn einnisten.

Von Nagern ist bekannt, dass sie bei einer Toxoplasma-Infektion ihre Scheu vor Katzen verlieren, was für die Vermehrung des Parasiten hilfreich ist. Auch für Menschen wird diskutiert, ob sie durch eine Infektion waghalsiger werden oder sogar Schizophrenie bekommen. Die Theorie ist aber umstritten. Und: Heutzutage sind Menschen keine nützlichen Zwischenwirte, da sie nicht mehr von grossen Raubkatzen gefressen werden. (red)

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