Ein parasitärer Pilz, von dem bekannt ist, dass er das Gehirn von Ameisen manipuliert, macht aus keinem alten Wirt slavelike „Zombies“.

Stattdessen kann der Mikroorganismus das Gehirn verschiedener Ameisenarten irgendwie erkennen und setzt seinen gedankenkontrollierenden chemischen Cocktail nur dann frei, wenn er sich in seinem bevorzugten Wirt befindet, wie neue Forschungsergebnisse zeigen.

„Verhalten Manipulation ist so komplex, dass sie nur dann auftritt, wenn „eine sehr enge Koevolution zwischen Krankheitserreger und Wirt besteht“, sagte Charissa de Bekker, Molekularbiologin an der Pennsylvania State University und Hauptautorin der neuen Studie, die im August in der Zeitschrift BMC Evolutionary veröffentlicht wurde Biologie.

„Die Theorie besagt, dass jede Ameisenart ihre eigene Pilzart hat, mit der sie infiziert wird“, sagte de Bekker gegenüber Live Science.

Zombies herstellen

Pilze der Gattung Ophiocordyceps – sogenannte Zombie-Ameisenpilze – benötigen Ameisen, um ihren Lebenszyklus abzuschließen. Wenn eine Ameise während der Nahrungssuche auf Pilzsporen stößt, infiziert der Pilz das Insekt und breitet sich schnell im gesamten Körper aus.

Pilzzellen im Kopf der Ameise setzen Chemikalien frei, die das Zentralnervensystem des Insekts entführen. Der Pilz zwingt die Ameise, auf die Vegetation zu klettern und sich auf ein Blatt oder einen Zweig zu klemmen, bevor sie ihre unglückliche Drohne tötet Sporen freisetzender Stiel aus dem Hinterkopf des Opfers, um mehr Ameisen auf dem Boden darunter zu infizieren.

De Bekker und ihre Kollegen fragten sich, warum verschiedene Ophiocordycepsspecies nur bestimmte Ameisen zu infizieren scheinen. „Es könnte so viele Gründe haben“, sagte sie. „Vielleicht haben die Ameisen unterschiedliche Lebenszyklen. Oder vielleicht treffen sie nie auf die Sporen.“

Um herauszufinden, ob Ophiocordyceps viele Ameisenarten zombifizieren kann, konzentrierten sich die Forscher auf eine Pilzart namens Ophiocordyceps unilateralis sensu lato ( Eine vorübergehende Bezeichnung, bis sie richtig benannt ist. Der Pilz wurde 2009 vom Bürgerwissenschaftler Kim Fleming in South Carolina entdeckt und stellt aus zwei Zimmermannsameisenarten, Camponotus castaneus und Camponotus americanus, Zombie-Ameisen her.

Das Team injiziertes Pilzmaterial (in flüssigem Medium) in die beiden Ameisenarten sowie in Camponotus pennsylvanicus und Formica dolosa, von denen nicht bekannt ist, dass sie den Pilz beherbergen, obwohl sie in denselben Gebieten wie die anderen Ameisen leben. Sie führten auch Kontrollexperimente durch, bei denen Ameisen entweder allein gelassen oder mit einer pilzfreien Flüssigkeit injiziert wurden.

Der Pilz tötete alle drei Camponotus-Arten und zog seinen Trick der Gedankenkontrolle nur bei diesen beiden bekannten Wirte fanden die Forscher. (F. dolosa überlebte nicht lange nach einer Injektionsbehandlung.)

Aufdecken von Chemikalien zur Gedankenkontrolle

Weiter, de Bekker und ihre Kollegen wollten herausfinden, ob der Pilz eine bestimmte Reihe von Chemikalien absondert, die es ihm ermöglichen, das Verhalten von C. castaneus und C. americanus zu manipulieren, jedoch nicht von anderen Ameisen.

„Wir haben die vier Ameisenarten, die wir für die Injektionsstudie verwendet haben, genommen, ihr Gehirn seziert und am Leben erhalten, indem wir sie in ein Insektenzellkulturmedium gegeben haben“, sagte de Bekker. „Wir haben den Pilz hinzugefügt dieses Medium und ließ es auf die Umgebung reagieren, und dann extrahierten wir das Medium, das alle Moleküle enthielt, die der Pilz produzierte. „

The Medium von jeder Ameise enthielt Tausende von Uni que Chemikalien, von denen viele unbekannt waren. Unter Verwendung von Daten aus Kontrollexperimenten entfernte das Team Chemikalien, die wahrscheinlich vom Gehirn oder vom Pilz als Reaktion auf das Medium produziert wurden, und ließ Hunderte von Chemikalien zurück, die vom Pilz als Reaktion auf das Ameisengehirn abgesondert wurden Der Pilz produzierte für jede Ameisenart einen anderen chemischen Cocktail, was darauf hindeutet, dass er das Gehirn seiner Zielwirte „kennt“ und entsprechend reagiert, sagte de Bekker. Der Pilz entwickelte sich nicht zusammen mit C. pennsylvanicus oder F. dolosa, so dass er nicht den richtigen Cocktail zur Manipulation herstellen konnte.

Das Team konnte zwei Verbindungen identifizieren, Guanidinobuttersäure (GBA). und Sphingosin, die wahrscheinlich an der Zombifizierung seiner beiden Wirte beteiligt sind – diese beiden Verbindungen scheinen auch bei einigen neurologischen Störungen eine Rolle zu spielen, stellen die Forscher fest. Sie fanden auch viele andere Kandidatenverbindungen, können sie jedoch noch nicht identifizieren.

„Es wird wahrscheinlich die gesamte Mischung von Chemikalien geben, die in den richtigen Mengen vorhanden sein muss, um das“ Verhalten „der Ameisen zu manipulieren“, sagte de Bekker.

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