Bandwurm verändert das Leben von Ameisen grundlegend

Arbeiterinnen der Ameisenart Temnothorax nylanderi, die vom Bandwurm Anomotaenia brevis befallen sind, leben um ein Vielfaches länger als ihre nicht infizierten Nestgenossinnen. Doch die parasitäre Manipulation hat auch Einfluss auf das Verhalten.

So sind infizierte Ameisen weniger aktiv, während ihr Stoffwechsel zum Teil dem von Königinnen ähnlicher wird. Eine neue Studie der Johannes Gutenberg-Universität (JGU) in Mainz zeigt die molekularen Hintergründe dieses ungewöhnlichen Effekts. Sie ist in der Fachzeitschrift „BMC Genomics“ erschienen.

Ameisen sind nur Zwischenwirte des Parasiten

Die Forschenden fanden Hinweise darauf, dass der Parasit vorhandene biologische Programme der Ameise verändert. Für den Bandwurm könnte diese Veränderung vorteilhaft sein, denn die Ameisen dienen ihm als Zwischenwirte. Vollständig entwickelt sich der Parasit erst in Spechten, seinen Endwirten. Dass infizierte Arbeiterinnen länger leben und weniger aktiv sind, könnte seine Weitergabe begünstigen.

Für die Studie untersuchte das Team um Prof. Dr. Susanne Foitzik vom Institut für Organismische und Molekulare Evolution (iomE) der JGU Ameisen aus dem Lennebergwald bei Mainz. Diese wurden im Labor drei Gruppen zugeordnet: Königinnen, vom Bandwurm infizierte Arbeiterinnen und nicht infizierte Arbeiterinnen. Aus den Tieren präparierten die Forschenden jeweils Gehirn und Fettkörper, ein unter anderem für Stoffwechsel und Immunsystem wichtiges Gewebe im Hinterleib. Anschließend analysierten sie mithilfe von RNA-Sequenzierung, welche Gene in den Gehirnen und Fettkörpern aktiv waren. Zusätzlich untersuchten sie Genom- und Transkriptomdaten des Bandwurms, also Daten zu seinem Erbgut und zu den Genen, die in ihm aktiv sind. So sollte geprüft werden, ob der Parasit körpereigene Signalstoffe der Ameisen nachahmt.

Infektion verändert Physiologie der Ameisen gezielt

„Unsere Genanalysen zeigen, dass die Infektion die Ameisen nicht einfach krank macht, sondern ihre Physiologie sehr gezielt verändert“, sagt Susanne Foitzik. „Auf molekularer Ebene zeigten befallene Arbeiterinnen ein in Teilen königinnenähnliches Profil.“ Besonders deutlich wurde dies im Fettkörper. „Dort fanden sich deutliche Überschneidungen zwischen infizierten Arbeiterinnen und Königinnen.“

Betroffen waren unter anderem Gene, die mit Stoffwechsel, Immunsystem, Stressresistenz und Alterungsprozessen zusammenhängen. „Die Befunde im Fettkörper sprechen dafür, dass der Bandwurm an vorhandene Signal- und Stoffwechselwege der Ameise anknüpft und diese verschiebt“, so Foitzik. Für die Alterung der Tiere ist dieser Befund besonders interessant. Aus früheren Untersuchungen zu diesem Ameisen-Bandwurm-System ist bekannt, dass infizierte Arbeiterinnen Überlebensraten aufweisen, die denen von Königinnen näherkommen. Königinnen dieser Art können bis zu 20 Jahre alt werden, während Arbeiterinnen in der Regel nur ein bis zwei Jahre leben. Dass infizierte Arbeiterinnen im Fettkörper teilweise ein königinnenähnliches molekulares Profil zeigen, könnte dazu beitragen, diesen Effekt zu erklären.

Gedämpfte Signale im Gehirn

Anders sah das Bild im Gehirn aus. Dort ähnelten infizierte Arbeiterinnen den Königinnen deutlich weniger. Stattdessen waren viele Neuropeptide, also Botenstoffe, die Verhalten, Nahrungsaufnahme und soziale Reaktionen beeinflussen können, sowie ihre Rezeptoren herunterreguliert. Die veränderte Aktivität dieser Signalwege könnte dazu beitragen, dass infizierte Arbeiterinnen weniger arbeiterinnentypisches Verhalten zeigen. „Der Effekt der Infektion ist also gewebespezifisch“, erklärt Giulia Blasi, Erstautorin der Studie und Doktorandin am iomE. „Im Fettkörper sehen wir eine Verschiebung in Richtung eines königinnenähnlichen Stoffwechselprofils. Im Gehirn dagegen werden viele Signalwege gedämpft, die mit Verhalten und Aktivität zusammenhängen.“

Eine mögliche Erklärung wäre gewesen, dass der Bandwurm Botenstoffe der Ameisen nachahmt, indem er eigene Neuropeptide bildet, die denen der Ameisen ähneln und so deren Signalsystem täuschen. Dafür fanden die Forschenden jedoch keine Hinweise, da die vom Parasiten gebildeten Peptide denen ihres Wirts nicht ausreichend ähnelten. „Die Daten sprechen eher dafür, dass der Parasit die Ameise indirekt beeinflusst, indem er in körpereigene Regulationsnetzwerke eingreift, die unter anderem Stoffwechsel, Immunsystem, Alterung und Verhalten steuern“, so Blasi.

Modell für parasitäre Manipulation

„Königinnen und Arbeiterinnen sozialer Insekten haben dieselbe genetische Grundlage, unterscheiden sich aber stark in Lebensweise und Lebensdauer“, sagt Susanne Foitzik. „Dass infizierte Arbeiterinnen im Fettkörper teilweise ein königinnenähnliches molekulares Profil zeigen, deutet darauf hin, dass der Parasit an vorhandene biologische Programme der Ameise anknüpft.“ Das Ameisen-Bandwurm-System liefere daher ein geeignetes Modell, um zu untersuchen, wie Parasiten Alterung und Verhalten ihrer Wirte verändern können.

Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Daran beteiligt waren Susanne Foitzik, Giulia Blasi und Katharina Schwolow von der JGU sowie Hugo Darras von der Zhejiang University in Hangzhou, China.

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Weitere Informationen:

Vor kurzem veröffentlichte Studie zu Supergenen und Koloniegründung von Ameisen

Darras H et al., Sequential origin of an alternative colony founding strategy driven by two supergenes in Temnothorax ants, Molecular Biology and Evolution, Volume 43, Issue 5, May 2026, msag115, https://doi.org/10.1093/molbev/msag115