Nicht nur Menschen sind sozial, Ameisen sind es auch. Gruppenmitglieder kümmern sich um Erkrankte, indem sie kollektive Hygienemaßnahmen bereitstellen. Das stellt Keime vor eine Aufgabe. Sie müssen die Immunität einer einzelnen Ameise umgehen und die Gesundheitsversorgung der Gruppe vermeiden. Eine neue Studie, die jetzt in veröffentlicht wurde Naturökologie & Evolution zeigt, dass Keime einen hinterhältigen Weg entwickeln, um den Abwehrsystemen der Ameisenkolonie zu entkommen, indem sie ihre Erkennungshinweise reduzieren.
Pathogene sind Krankheitserreger. Durch natürliche Selektion entwickeln sie Ausweichmechanismen, um das Immunsystem des Wirts auszutricksen und die Oberhand zu gewinnen. Eine Möglichkeit, das Immunsystem zu unterstützen und sich zu wehren, ist ein medizinischer Eingriff. Dies kann jedoch zu unerwünschten Anpassungen von Krankheitserregern führen, wie sie bei antibiotikaresistenten Bakterien zu beobachten sind. Eine andere Strategie ist die soziale Intervention. Einige soziale Gruppen wie Ameisen versuchen, Infektionen mit „sozialer Immunität“ zu bekämpfen, den kollektiven Hygiene- und Gesundheitsvorsorgemaßnahmen, um eine Ausbreitung in der gesamten Gemeinschaft zu vermeiden. Ob und wie Krankheitserreger auf diese Art von Gruppenverhalten reagieren können, ist noch unbekannt.
Die neueste Studie von Professorin Sylvia Cremer und ihrem Forschungsteam am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) zeigt die außergewöhnlichen Auswirkungen solcher Wirt-Parasit-Interaktionen. Zusammen mit chemischen Ökologen der Universität Würzburg in Deutschland haben die Wissenschaftler soziale Ameisen genau unter die Lupe genommen, um zu sehen, wie pathogene Pilze während der Infektion auf die soziale Intervention ihrer Wirte reagieren. Die Ergebnisse zeigen, dass Pilze ihre chemischen Erkennungssignale reduzieren, um die soziale Immunität zu überspielen. Die Studie erscheint heute in Naturökologie & Evolution.
Mehr Sporen, aber weniger Pflege
„Pilze infizieren die Ameisen von der Körperoberfläche und wachsen im Inneren, aber Nestkameraden putzen viele der Sporen ab, bevor sie überhaupt eine innere Infektion verursachen können“, erklärt Barbara Milutinović, eine der Hauptautoren, ehemalige Postdoc in der Cremer-Gruppe und jetzt Marie Curie Sklodowska Fellow am Ruđer Bošković Institut in Kroatien. Die Wissenschaftler richteten ein Experiment ein, bei dem argentinische Ameisen (Linepithehumile) wurden mit Krankheitserregern infiziert Metarhizium Pilze entweder in Abwesenheit oder Anwesenheit von pflegenden Koloniemitgliedern. „Wir haben festgestellt, dass sich die Pilze als Reaktion auf die Fürsorge der Ameisenarbeiter grundlegend verändert haben“, fährt Milutinović fort. Über zehn Infektionszyklen steigerten Pilze, die von Nestgenossenameisen gepflegt wurden, ihre Sporenproduktion im Vergleich zu Pilzen, die nur von einzelnen Ameisen begleitet wurden. „Die Produktion von mehr Sporen wird dem Pilz helfen, der Sporenentfernung entgegenzuwirken, indem er den Nestgenossen hilft. Wir waren jedoch überrascht zu sehen, dass die Ameisen weniger Pflege gegen die Sporen zeigten“, fügt Sylvia Cremer hinzu. „Das deutet darauf hin, dass die Sporen für die Ameisen schwieriger zu erkennen sind.“
Pilze verlieren ihre typischen chemisch Profil
Um zu überprüfen, warum Ameisenarbeiterinnen Schwierigkeiten hatten, Pilze wahrzunehmen, und um mögliche Hinweisreize für die Pilzerkennung zu analysieren, haben sich die Wissenschaftler mit einem chemischen Ökologen der Universität Würzburg zusammengetan. Der hiesige Professor Thomas Schmitt erklärt: „Die Pilze, die sich an soziale Wirte angepasst haben, wurden aufgrund einer starken Reduktion einer pilzspezifischen Verbindung namens Ergosterin weniger stark wahrgenommen.“ Ergosterin ist eine essentielle Membranverbindung, die alle Pilze haben. Indem die Ameisen reinem Pilz-Ergosterin oder dem etwas anderen nicht-pilzlichen Wirbeltier-Äquivalent ausgesetzt wurden, zeigten die Forscher, dass nur die Pilzverbindung eine intensive Fellpflege auslöst. Milutinović fasst zusammen: „Dies zeigt, dass pilzliche Krankheitserreger auf die Anwesenheit von pflegenden Ameisen reagieren, indem sie ihre charakteristischen Pilzsignale reduzieren. Sie werden nicht mehr als Krankheitsbedrohung erkannt und können der sozialen Immunität der Kolonie entkommen.“
Die Ergebnisse unterstreichen den Einfluss, den soziale Wirte durch Gruppenverhalten auf ihre Krankheitserreger haben. „Es ist faszinierend, wie kollektive Hygienemaßnahmen Ausweichstrategien beim Erreger auslösen. Es wäre interessant zu sehen, wie die Ameisenkolonie darauf reagieren wird. Vielleicht werden sie sensibler bei der Erkennung von immer tieferen Pilzsignalen“, so Cremer abschließend.