Gesundheit : Mikrobiologie: Amöben ohne Skrupel

John Whitfield

Einen Moment gleicht das Gebilde einem Tier, dann scheint es sich in einen Pilz zu verwandeln. Aber "Dictyostelium" ist weder das eine noch das andere, sondern seltsamer: ein Mikroorganismus mit sozialer Struktur, dessen Grenzen über Individuum, Herde und Kolonie hinausgehen.

Die meiste Zeit seiner Lebens verbringt Dictyostelium als einzellige Amöbe im Boden und ernährt sich von Bakterien. Doch wenn das Futter ausgeht, schließen sich bis zu 100 000 Individuen zu einem beweglichen Klumpen zusammen, der Sporen produziert, die in andere, lohnendere Gefilde ausschwärmen.

Dictyostelium ist nur scheinbar ein einförmiges Gebilde. Dahinter verbirgt sich eine Gruppe skrupelloser Konkurrenten, die sich gegenseitig betrügen. Nächstenliebe, so scheint es, entspricht nicht dem Wesen der Biologie. Einzeller machen da keine Ausnahme. Der genaue Mechanismus, wie die Zellen es fertig bringen, ihre "Genossen" übers Ohr zu hauen und wie die Betrogenen reagieren, ist unklar.

Evolutionsbiologen sind fasziniert davon, wie fein die soziale Interaktion bei Dictyostelium gestrickt ist und hoffen, an dieser Spezies die Entwicklung von Kooperation und Vielzelligkeit studieren zu können. "Es war eine Offenbarung für mich zu erkennen, dass der Amöbenhaufen genauso viel von einem Organismus hat wie von einer sozialen Gemeinschaft", sagt Richard Kessin, Biologe an der Columbia Universität in New York, der sich seit 25 Jahren mit diesem Phänomen beschäftigt.

Dictyostelium-Klone verschiedener genetischer Stämme haben offenbar kein Problem damit, sich zu einer Gemeinschaft zusammenzuschließen - zumindest im Labor. Ungefähr 20 Prozent der Individuen einer Klongemeinschaft opfern sich, um einen Stängel zu bilden, der andere Mitglieder nach oben hebt. Auf diese Weise können die Sporenbildner den Samen besser über neue Weiden verbreiten.

Wenn es gerecht zuginge, müsste sich jede Klonart mit genauso vielen Zellen an der Bildung des Stängels beteiligen, wie es ihrem Anteil an der Gemeinschaft entspricht. Dass es aber nicht fair zugeht, stellten Forscher unter Leitung von Joan Strassmann von der Rice Universität in Houston fest, als sie Gemeinschaften beobachteten, die aus zwei wilden Klonarten bestehen. Dabei fanden sie heraus, dass die eine Sorte nicht so viel zum Fruchtkörper beiträgt, wie es ihrem Anteil an der Gemeinschaft entspricht. Sie überließen es den "Verlierern", den Stängel aufzubauen.

Niemand weiß, wie die Betrüger genau vorgehen. Zellen, deren Aufgabe es ist, den Stängel zu bilden, sammeln sich an der Vorderseite des Haufens. Möglicherweise schleichen sich die Schwindler auf die Rückseite. Zudem, sagt Kessin, "machen sie etwas, das den anderen Zellen sagt: Ihr seid für den Stängel zuständig".

Letztes Jahr beschrieb Kessins Team ein Protein, bei dessen Fehlen Dictyostelium-Zellen zwar Sporen bilden, jedoch keine Halme. Es ist nicht bekannt, ob dieses Gen zum Ablauf des Betrugs in der Natur beiträgt - Kessins mutante Form entwickelt sich nicht von alleine. Die Schwindler allerdings, die Strassman entdeckte, tun dies.

Die Evolution unterstützt zwar einerseits Betrüger, ermutigt aber auch ihre Gegner. Kessin versuchte, "Schwindler-Gegner" im Labor zu züchten, bisher ohne Erfolg. Dennoch vermutet er, dass es in freier Natur einen ständigen Kampf zwischen Betrügern und ihren möglichen Opfern gibt. "Eine sehr verzwickte Angelegenheit."

Allerdings teilt nicht jeder Forscher die Ansicht, das amöbenhafte Sozialleben sei von Halsabschneiderei geprägt. "Es gibt eine Menge von Mutationen, die einen Vorteil an den einen oder anderen Strang weitergeben. Ich weiß es, weil ich selbst viele mutante Formen hergestellt habe", sagt William Loomis, Entwicklungsbiologe an der Universität von California, San Diego. "Es ist mir aber noch nicht klar, wie gut das in der Natur funktioniert."

Um Loomis zu überzeugen, müssen die Details der Vielfalt von Dictyostelium-Gesellschaften in der Wildbahn geklärt werden. Dasselbe gilt für die molekularen und genetischen Mechanismen, nach denen geschwindelt oder dies verhindert wird. "Es gibt derzeit keine Evidenz für Betrug und deren Abwehr; es ist noch nicht einmal klar, ob es einen nennenswerten evolutionären Druck gibt. Ich glaube nicht, dass Dictyostelium paranoid ist", erklärt Loomis.

Schwindel - falls es ihn gibt - könnte Dictyostelium aber daran hindern, den komplexeren Status einer vielzelligen Organisation zu erreichen. Wenn Spezialisierung und Arbeitsteilung innerhalb einer Ansammlung nicht verwandter Zellen ansteigt, kann die Versuchung zum Betrug so groß werden, dass das System zusammenbricht.

Um den Übergang vom Ein- zum Vielzeller zu schaffen, muss ein Organismus "die Attraktivität des Betrugs vermindern, vielleicht indem die anderen Klone von ihrer Gruppe ausgeschlossen werden", sagt Gregory Velicer, vom Max-Plack-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen.

Der Kampf zwischen Kooperation und Wettbewerb, auf den Dictyostelium ein Licht wirft, ist der Stoff, aus dem die Träume der Evolutionsbiologen sind. Velicer, der sich mit Kooperation und Schwindel im sozialen Bakterium "Myococcus xanthus" beschäftigt, erklärt die Anziehungskraft sozialer Mikroorganismen: "Ihre großen Populationszahlen und die kurzen Generationszyklen ermöglichen Experimente, die man mit höheren Organismen - sozialen Insekten beispielsweise - nicht machen kann." Außerdem "zeigen sie ausgeklügelte Interaktionen, die es erlauben, fundamentale Fragen über die Evolution sozialen Verhaltens zu stellen."

Verglichen mit dem, was im Gehirn einer Ameise vor sich geht, sollte es auch relativ einfach sein, die Details der chemischen Signalgebung zu entwirren, die dem sozialen Leben der Amöbe zu Grunde liegt.

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