Über Pilze und Zombie-Ameisen

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Aus der Reihe “Evolution kann auch anders” kommt heute eine Veröffentlichung, die sich mit Zombie-Ameisen und Pilzen beschäftigt. Genauer gehts um Rossameisen (Camponotus, hier Camponotus leonardi), die von einem ganz besonderen Pilz befallen werden: Ophiocordyceps unilateralis. Dieser Pilz verändert das Verhalten einer befallenen Ameise ändern – kurz vor ihrem Tod beißen sich die Ameisen ca. 25 cm über dem Boden in Blättern fest, wo sie dann sterben. Aus der Leiche wächst dann der Fruchtkörper, aus dem die Sporen austreten.

Das sieht dann so aus. Anmerkung: Die Ameise hat sich meiner Meinung nach in die Unterseite eines Blattes verbissen, deswegen hab ich das Originalbild um 180 Grad gedreht.
Quelle: Penn State University

Wie funktioniert das? Wie kann ein so “simpler” Organismus wie ein Pilz das komplette Verhalten einer Ameise so umdrehen? Eine neuere Studie von Hughes et al. mit dem schönen Titel Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infections (Verhaltensmechanismen und morphologische Symptome von Zombie-Ameisen, die an Pilzinfektionen sterben, Open Access) beschäftigt sich größtenteils mit Verhaltensänderungen und dem Mechanismus des death grip, dem Todesgriff, mit dem sich die Ameisen kurz vor ihrem Tod in den Blättern verankern.

Und weils so schön war, noch ein Bild. Anmerkung: Auch hier wieder die Unterseite eines Blattes.
Quelle: Penn State University

Allein die Veränderungen im Verhalten sind bemerkenswert: “Zombie”-Ameisen verlassen das Nest der Ameisen, da Leichen mit Pilzkörpern sofort von uninfizierten Ameisen entfernt werden. Infizierte Ameisen bewegen sich nur noch alleine – die untersuchte Ameisenart bewegt sich normalerweise in grob vordefinierten Pfaden, so wie die Ameisen sich in eurem Garten bewegen [1]. Infizierte Ameisen scheinen sich auch nur unter Schwierigkeiten bewegen zu können, in der Veröffentlichung werden die Bewegungen mit der eines Betrunkenen verglichen. Dieses Bewegungsverhalten scheint vom Pilz auszugehen, der Ort, an dem sich die Ameise festbeißt, scheint optimal für die Verteilung der Pilz-Sporen auf andere Ameisen zu sein.

Im Moment des Festbeißens ist der Kopf der Ameise mit Pilzzellen gefüllt, vor allem zwischen Gehirn und Beißmuskeln, aber nicht innerhalb der Muskeln oder des Gehirns. Dies scheint mir darauf hinzudeuten, das der Pilz “falsche Signale” aussendet [2]. Die Muskeln, die die Beißwerkzeuge kontrollieren, werden anscheinend vom Pilz getrennt, so dass die Ameise die Beißmandibeln nicht mehr lösen kann. Bei Muskeln innerhalb der Beißwerkzeuge kommt es zu Atrophie, also zum Absterben der Muskeln. Dies führt dazu, dass sich die Mandibeln nach dem Festbeißen nicht mehr bewegen können.

Dieses Phänomen ist ein schönes Beispiel für konvergente Evolution – das “gemeinsame” Evolvieren von zwei Organismen, Organismus A “gewinnt” einen Abwehrmechanismus, für den Organismus B dann etwas neues benötigt. Es gibt mehrere dieser Beispiele, in denen es um parasitäre Organismen geht, die das Verhalten ihrer Wirte umkrempeln: Hier z.B. ein Video, in dem gezeigt wird wie ein Saitenwurm eine Grille dazubekommt, ins Wasser zu springen, wo dann das nächste Stadium im Leben eines Saitenwurms beginnt.

Natürlich fehlt am Erklärungsgebäude dieses sehr interessanten Phänomens die eine oder andere tragende Wand, so gibt es zum Beispiel noch keinerlei Daten darüber, was so auf DNA und RNA-Ebene innerhalb der Ameise geschieht. Wäre doch mal interessant, das Transkriptom von infizierten (zu verschiedenen Zeitpunkten) und nicht infizierten zu annotieren und dann rauszubekommen, welche Proteine hoch- und welche runterreguliert werden (Ich helf auch dabei!).

[1]: “Sand people ride in single file to hide their numbers” – Das musste sein

[2]: So wie bei einer klassischen Man-In-The-Middle-Attacke in der Informatik!

Hughes DP, Andersen S, Hywel-Jones NL, Himaman W, Billen J, & Boomsma JJ (2011). Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection. BMC ecology, 11 (1) PMID: 21554670

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Philipp hat einen Bachelor in Biologie, ein Graduate Certificate in IT und studiert momentan für seinen Master in IT in einem übertrieben großen Land voller Spinnen und Schafe. Für die Bierologie schreibt er zumeist über Biologie, Evolution und allem was an den Rändern der Gebiete noch so angeschwemmt wird.

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