Ob eine Fadenwurmlarve zu einem Parasiten in Tieren wird oder sich freilebend im Boden weiterentwickelt, steuert ein einziges Hormon. Dies haben jetzt Tübinger Wissenschaftler herausgefunden. Da es sich bei dem Hormon um ein kleines, chemisch leicht herstellbares Molekül handelt, könnte es zur Parasitenbekämpfung genutzt werden, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift „Current Biology“.
Parasiten lassen sich – im Gegensatz zu freilebenden Organismen – von einem Wirt versorgen und produzieren auch ihre Nachkommen in diesem Wirt. Eine sehr erfolgreiche Lebensform: Mehr als die Hälfte aller Tierarten sind vermutlich Parasiten. Einige Tiergruppen haben den Übergang von der freilebenden zur parasitischen Lebensweise mehrfach vollzogen. So ist bei den Fadenwürmern der Tierparasitismus mindestens viermal, der Pflanzenparasitismus mindestens dreimal unabhängig voneinander entstanden.
Ausgewachsene Fadenwurmparasiten produzieren meist eine hohe Zahl von Nachkommen. Diese werden vom Wirt, der je nach Art des Parasiten ein Säugetier oder auch ein Fisch, Käfer oder eine Pflanze sein kann, an die Umwelt freigegeben. Dort entwickeln sie sich freilebend im Boden oder Wasser bis zu einem Stadium, das in der Lage ist, einen neuen Wirt zu finden und zu infizieren. Dieses spezialisierte Stadium ist die „infektiöse Larve“, die sich, einmal in den Wirt eingedrungen, zum erwachsenen Tier weiterentwickelt.
Infektiöses Larvenstadium
„Die Existenz dieses infektiösen Larvenstadiums bietet einen einzigartigen Ansatzpunkt, um die Parasiten gezielt zu bekämpfen“, sagt Akira Ogawa vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen und Erstautor der Studie.
Über die Entstehung des Parasitismus war bisher nur sehr wenig bekannt, da die Unterschiede zwischen freilebenden und parasitischen Formen zu groß waren, als dass sie Rückschlüsse auf Zwischenformen zuließen.
Jetzt haben die Wissenschaftler erstmals molekulare und pharmakologische Ähnlichkeiten zwischen den Larven der freilebenden Fadenwurmarten Caenorhabditis elegans und Pristionchus pacificus sowie dem in Schafen, Hasen und anderen Säugetieren parasitierenden Fadenwurm Strongyloides papillosus entdeckt. „Diese Gemeinsamkeiten geben uns Aufschluss darüber, wie der Parasitismus im Laufe der Evolution entstanden ist“, sagt Max-Planck-Forscher Ralf Sommer.
Neuer Ansatz zur Parasitenbekämpfung
Wissenschaftler wussten schon lange, dass die infektiösen Larvenstadien der Fadenwurmparasiten einem spezialisierten Larvenstadium der freilebenden Arten, der Dauerlarve, äußerlich recht ähnlich sehen. Dennoch hatte man bisher keine molekularen Gemeinsamkeiten finden können. Ogawa konnte nun erstmals nachweisen, dass die Entwicklung der spezialisierten Larvenstadien in den freilebenden Arten C. elegans und P. pacificus und dem Säugetierparasiten S. papillosus von demselben Hormon gesteuert wird.
Dieses unterbindet bei C. elegans und P. pacificus die Ausbildung einer Dauerlarve und bei S. papillosus die Weiterentwicklung zur infektiösen Larve. Die Larven entwickeln sich stattdessen direkt zum freilebenden ausgewachsenen Tier.
„Da es sich bei dem Hormon um ein kleines, chemisch leicht herstellbares Molekül handelt, könnte diese Beobachtung pharmakologisch zur Parasitenbekämpfung genutzt werden“, sagt Ogawa. „Wir werden testen, ob auch andere parasitische Fadenwürmer auf dieses Hormon reagieren“.
Die meist nur wenige Millimeter großen Fadenwürmer (Nematoden) sind mit über einer Million Arten die größte Gruppe des Tierreichs. Sie kommen auf allen Kontinenten und in fast allen Ökosystemen der Erde vor. Zwar sind die meisten Arten völlig harmlos und leben beispielsweise im Erd- oder Meeresboden, einige Arten sind jedoch gefürchtete Krankheitserreger, die Menschen sowie Tiere und Pflanzen befallen.
Nematoden für Flussblindheit verantwortlich
So gehören zum Beispiel der Madenwurm (Enterobius vermicularis) und der bekannte Spulwurm (Ascaris lumbricoides) zu den Nematoden. Während Spulwürmer für Menschen, Schweine, Hunde und Katzen meist harmlos sind, infizieren die Hakenwürmer Ancylostoma duodenale und Necator americanus weltweit eine Milliarde Menschen, von denen etwa 50.000 pro Jahr an den Folgen der Infektion sterben. Auch die vor allem in Afrika verbreitete Flussblindheit wird von einem Nematoden hervorrufen. Auf Plantagen können Fadenwürmer die Pflanzen so stark schädigen, dass es zu Ernteausfällen kommt.
(idw – Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, 13.01.2009 – DLO)
