Evolution : Darwins Dämonen - Wie Parasiten ihre Wirte zu Zombies machen

Parasiten sind Meister der Manipulation. Doch einige haben diese Kunst auf die Spitze getrieben: Sie machen ihre Wirte zu Zombies. Forscher versuchen herauszufinden, wie sie das schaffen – und welchen Effekt sie beim Menschen haben.

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Heimliche Herrscher. Einige Parasiten können den Willen ihres Wirts kontrollieren, wie der Pilz Ophiocordyceps, der Ameisen in Zombies verwandelt.
Heimliche Herrscher. Einige Parasiten können den Willen ihres Wirts kontrollieren, wie der Pilz Ophiocordyceps, der Ameisen in...David Hughes

David Hughes ist Zombieforscher. In seinem Labor an der Staatlichen Universität von Pennsylvania untersucht der Biologe ein schauriges Schauspiel, das er im Regenwald in Thailand beobachtet hat: Holzameisen, von denen ein winziger Hefepilz Besitz ergriffen hat, verlassen dort wie ferngesteuert ihr Nest weit oben in den Bäumen. Halb kletternd, halb fallend zieht es sie hinunter auf den Waldboden. Dort erklimmen sie kleinere Pflanzen und verbeißen sich in eine Ader an der Unterseite eines Blattes. Erst dann tötet der Pilz, Ophiocordyceps unilateralis, die Zombieameise mit einem Cocktail aus Chemikalien. Aus den Füßen des Kadavers wachsen Pilzfäden, die ihn fest an das Blatt heften und ein Stiel wächst aus dem Kopf des toten Tieres. An der Spitze des Stiels bildet sich ein Fruchtkörper, aus dem Sporen auf den Boden herabregnen, die neue Ameisen infizieren.

Das verrückte Verhalten der Ameise dient einzig dem Pilz. Denn nur nahe dem Waldboden, wo es feucht und kühl ist, kann er gedeihen. „Diese Mikrobe unterscheidet sich nicht grundsätzlich von der Hefe in Ihrem Bier“, sagt Hughes. „Dass sie so ein komplexes Verhalten eines Tieres steuern kann, ist absolut faszinierend.“

Und Ophiocordyceps ist nicht der einzige Parasit, der das Gehirn seines Wirts kontrolliert. Immer neue Beispiele für Bewusstseinskontrolle haben Forscher in den vergangenen Jahren entdeckt: Eine Wespenlarve bringt beispielsweise eine Spinne dazu, nicht ihr normales Netz zu spannen, sondern eines, das der Larve dazu dient, ihren Kokon zu bauen. Dann saugt sie die Spinne aus. Und ein Wurm, der in Grillen heranwächst, bringt sie schließlich dazu, ins Wasser zu springen, wo das inzwischen 15 Zentimeter große Tier sich davonschlängelt, um einen Partner zu finden, während das Insekt ertrinkt.

Eine Zeit lang sei das wie Briefmarken sammeln gewesen, sagt Joanne Webster vom Imperial College in London: „Es gab einige schöne Beispiele und dann kamen Forscher und sagten ’Oh, hier ist noch eines’.“ Inzwischen geht es um mehr: Die Wissenschaftler wollen verstehen, wie genau die Parasiten Besitz vom Geist ihres Wirts ergreifen. Anfang des Jahres veröffentlichte das Fachblatt „Journal of Experimental Biology“ eine Sonderausgabe zu dem Thema. „Das ganze Feld hat sich weiterbewegt“, sagt Webster, die an dem Sonderband mitgearbeitet hat.

Lange galten Parasiten als unterste Stufe der Evolution, als degenerierte Lebewesen, die zum Überleben und Fortpflanzen auf andere, höhere Lebewesen angewiesen sind. In Wirklichkeit ist Parasitismus ein evolutionäres Erfolgsmodell. Wissenschaftler schätzen, dass fast die Hälfte aller Lebewesen auf der Erde Parasiten sind.

In seinem Buch „Das egoistische Gen“ hat der Biologe Richard Dawkins Lebewesen als Maschinen beschrieben, gebaut von Genen, um ihr eigenes Überleben zu sichern. Die Überlebensmaschinen fressen und balzen und kämpfen und kooperieren, aber am Ende sind sie eben nur Maschinen, die dem Ergbut zu einem einzigen Zweck dienen: neue Kopien von sich selbst herzustellen.

Parasiten haben dieses evolutionäre Handwerk zur perfiden Perfektion gebracht. Mit Haken und Krallen, Saugnäpfen und Bohrköpfen kapern sie die Maschinen, die andere Gene gebaut haben, kastrieren, dirigieren, kurz: manipulieren sie. Parasiten sind die heimlichen Herrscher in der Natur. Sie sind Darwins Dämonen.

Doch wie kann ein Pilz eine Ameise steuern? „Wenn der Geist nur eine Maschine ist, dann kann sie von jedem Wesen kontrolliert werden, das den Code versteht und Zugang zur Maschinerie hat“, hat Webster in der Einleitung zum Sonderband des „Journal of Experimental Biology“ geschrieben. Den Zugang haben viele Parasiten. Sie siedeln sich bevorzugt im Gehirn an, weil das Immunsystem des Wirts sie dort nicht bekämpfen kann, ohne das Gehirn selbst zu gefährden. Und der Code? Chemie, sagt Hughes. „Schließlich gibt es da keine Schalter und Hebel, an die sich der Parasit einfach setzen kann.“

Klar scheint inzwischen, dass Ophiocordyceps bei der Ameise Krampfanfälle verursacht, die sie daran hindern, wieder zu ihrem Nest hinaufzuklettern. Welche Substanzen dazu führen, versucht Hughes zu entschlüsseln. Er hat den Pilz und die Ameisen aus Thailand in sein Labor in den USA verfrachtet. In Petrischalen kann er Ameisengehirne lange genug am Leben halten, um sie mit dem Pilz zu infizieren und die Effekte zu untersuchen. Auch das Erbgut des Pilzes ist inzwischen entschlüsselt. „Die Frage ist: Produziert der Pilz bestimmte Stoffe, die das Gehirn der Ameise sonst auch nutzt, oder sind das ganz neue Substanzen?“ Ein verwandter Pilz produziert immerhin den Vorläufer von LSD.

Manchmal ist die Erklärung erstaunlich simpel. Bei der „Wipfelkrankheit“ befällt ein Virus die Raupen mancher Nachtfalter. Der Erreger lotst die Raupe an die Spitze des Baumes und vermehrt sich, bis sie komplett gefüllt ist mit Viruspartikeln. Dann löst er die Raupe langsam auf, so dass Millionen Viruspartikel auf die Blätter herabregnen, wo sie weitere Raupen infizieren können.

In einem eleganten Experiment konnten Forscher 2011 zeigen, dass das Virus die Raupen nur dann veranlasst, in die Höhe zu klettern, wenn es das Gen „egt“ trägt. Das ist die Bauanleitung für ein Eiweiß, das in den Hormonstoffwechsel der Raupe eingreift. Es zerstört das Hormon Ecdyson, das die junge Raupe normalerweise veranlasst, sich nachts für einige Stunden zurückzuziehen und zu häuten. Ohne dieses Signal würden die Raupen möglicherweise in eine Art „Fressflash“ versetzt, der sie immer höher klettern lässt, sagt Hughes.

Andere Parasiten scheinen auf sehr viel kompliziertere Weise ins Gehirn einzugreifen. Toxoplasma gondii ist ein Einzeller, der im Darm vieler Katzen lebt und sich dort sexuell vermehrt. Über den Kot stecken sich andere Tiere wie Schweine oder Mäuse, aber vor allem Ratten an. Im Gehirn und in den Muskeln der Ratten bildet Toxoplasma runde Ansammlungen von Zellen. Wird die Ratte von einer Katze gefressen, so infizieren diese Zysten die Katze und der Kreislauf beginnt von vorne.

Offenbar überlässt der Parasit das aber nicht allein dem Zufall. Ratten, die Toxoplasma-Zysten im Gehirn haben, verlieren ihre angeborene Angst vor dem Geruch von Katzenurin. Stattdessen scheint der Geruch sie regelrecht anzuziehen. Forscher um Robert Sapolsky von der US-Universität Stanford haben gezeigt, dass die Schaltkreise im Rattenhirn sich durch Toxoplasma so verändern, dass der Geruch von Katzenurin nicht die Angstschaltkreise aktiviert, sondern benachbarte Schaltkreise, die sexuelle Attraktion vermitteln. Darüber hinaus erhöhe Toxoplasma aber auch die Menge des Botenstoffs Dopamin im Gehirn und produziere Testosteron, sagt Webster. „Da sind ganz verschiedene Mechanismen beteiligt, und es ist bizarr, dass das zu so einer gezielten Verhaltensänderung führen kann.“

Auch der Mensch kann sich mit Toxoplasma infizieren, zum Beispiel beim Reinigen des Katzenklos oder beim Verzehr von Fleisch, das Zysten enthält. Rund ein Drittel der Menschheit trägt den Erreger im Körper. Und mehr und mehr Daten legen nahe, dass sich dieses Drittel auf subtile, aber statistisch signifikante Weise von den anderen zwei Dritteln unterscheidet. In Untersuchungen aus Tschechien und der Türkei hatten Menschen mit Toxoplasma ein höheres Risiko, in einen Verkehrsunfall involviert zu sein. Eine Studie mit 45 000 Frauen in Dänemark ergab, dass jene, die sich mit Toxoplasma infiziert hatten, mit höherer Wahrscheinlichkeit einen Selbstmord versucht hatten. Andere Arbeiten haben einen Zusammenhang mit Schizophrenie, Depression oder Gehirntumoren gefunden. Keine dieser Studien beweist, dass Toxoplasma die Ursache ist. „Aber wenn man das alles zusammennimmt, dann ist das eine lange Liste ernster Probleme, die zeigt, dass wir uns Sorgen machen sollten“, sagt der US-amerikanische Parasitenforscher Kevin Lafferty. Zwei seiner Kollegen haben diese Woche im Fachblatt „Trends in Parasitology“ dazu aufgerufen, die Risiken durch Toxoplasma ernster zu nehmen und etwa Sandkästen vor Katzen zu sichern.

Dass ein Parasit wie Toxoplasma auch das menschliche Verhalten beeinflussen könnte, sei nicht so unwahrscheinlich, wie es klinge, sagt Hughes. „Warum sollte ein Erreger, der sich dazu entwickelt hat, das Gehirn einer Ratte zu kontollieren, nicht auch unser Gehirn kontrollieren?“ Und es gibt andere Beispiele wie etwa die Tollwut. Das Virus macht infizierte Tiere aggressiv und wird bei einem Biss durch den Speichel übertragen. Obwohl der Mensch eigentlich der falsche Wirt ist, kann es auch ihn in eine beißende Bestie verwandeln.

Vielleicht ist es gerade die Angst davor, dass der Mensch auch nur eine Maschine sein könnte, manipulierbar durch einen winzigen Parasiten, die die Faszination für Erreger wie Ophiocordyceps erklärt. Kein anderes seiner Forschungsprojekte bekomme so viel Aufmerksamkeit, sagt Hughes. Die Macher des Zombiefilms „World War Z“, der kürzlich in die Kinos kam, engagierten Hughes sogar als wissenschaftlichen Berater. Auch die Tollwut habe einen großen Effekt auf die Kultur gehabt, sagt Lafferty. „Große Teile unserer Mythologie um Werwölfe, Vampire und Zombies kann darauf zurückgeführt werden.“ Offenbar haben sich Darwins Dämonen längst unserer Gedanken bemächtigt.

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