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Parasiten:Heimliche Herrscher

Parasiten galten als degenerierte Lebewesen, die zum Überleben und Fortpflanzen auf andere Tiere angewiesen sind. Doch mittlerweile ist klar, dass sie den Lauf der Evolution massiv beeinflussen.

Als die Ethnologin Melanie Martin 2012 mit ihrem Mann im Amazonas Boliviens landete, hatte sie zwei Vorhaben: die Tsimané, ein Volk von Jägern und Sammlern, zu erforschen und ein Kind zu zeugen. Letzteres gelang erstaunlich schnell. Nach nur wenigen Wochen erwarteten ihr Mann und sie, damals Mitte 30, ein Kind. "Sie hat gescherzt, dass das an den ganzen Parasiten liegen könnte, denen sie dort ausgesetzt war", sagt ihr Kollege Aaron Blackwell von der University of California in Santa Barbara. "Wir haben uns dann entschieden, den Zusammenhang zwischen Parasiten und Fruchtbarkeit tatsächlich einmal anzuschauen."

Vor Kurzem ist das Ergebnis der Studie im Wissenschaftsmagazin Science erschienen. Martin selbst hatte zwar keine Parasiten, aber bei den Tsimané fanden die Forscher einen erstaunlichen Effekt: Frauen, die mit Spulwürmern infiziert waren, wurden häufiger schwanger. Eine lebenslang infizierte Frau würde im Schnitt zwei Kinder mehr zur Welt bringen als eine nicht infizierte Frau, rechneten die Forscher hoch. Bei den Tsimané hieße das: elf Kinder statt der üblichen neun.

Mehr als eine halbe Milliarde Menschen weltweit sind mit Spulwürmern infiziert. Die Plagegeister könnten also durchaus einen Einfluss auf die Weltbevölkerung haben. "Einige der demografischen Veränderungen, die wir beobachten, wenn Menschen medizinische Versorgung und sauberes Wasser bekommen, könnten auch mit dem Rückgang dieser Infektionen zu tun haben", sagt Blackwell. Spulwürmer sind allerdings nicht die einzigen Parasiten, von denen die Tsimané befallen sind. Andere, wie etwa die Rundwürmer, scheinen die Fruchtbarkeit zu senken. So zeigt die neue Studie einmal mehr, wie sehr Parasiten das Leben auf der Erde prägen, und zwar auch das des Menschen. "Vermutlich haben Parasiten auch noch andere Effekte, die wir bisher nicht kennen", sagt Aaron Blackwell.

Sie üben eine enorme Kraft auf das Leben aus. Sie sind die dunkle Materie der Evolution

Lange Zeit galten Parasiten als unterste Stufe der Evolution, als degenerierte Lebewesen, die zum Überleben und Fortpflanzen auf andere, höhere Lebewesen angewiesen sind. In Wirklichkeit haben die Parasiten ein evolutionäres Erfolgsmodell entwickelt. Sie haben es sogar geschafft, dass sich alle anderen Lebewesen an sie anpassen müssen. Damit haben die viel geschmähten Schmarotzer den Lauf der Evolution massiv beeinflusst.

Coloured SEM of male and female schistosomes

Pärchenegel: 1851 beschrieb der deutsche Arzt Theodor Bilharz erstmals den Wurm. Zwischen 20 000 und 200 000 Menschen sterben jedes Jahr an der Krankheit.

(Foto: NIBSC/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Ag)

"Nehmen Sie das Zebra", sagt der Ökologe Paul Schmid-Hempel von der ETH Zürich, der seit 30 Jahren Parasiten erforscht. "Die Herausforderung für das Zebra ist es eigentlich nicht, dem Löwen zu entkommen. Das schafft es immer, solange es gesund bleibt. Die Aufgabe des Zebras ist es, die Parasiten zu vermeiden oder loszuwerden." Der Wettbewerb um Nahrung, die Einflüsse von Klima und Umwelt sowie die Flucht vor Fressfeinden seien vielleicht offensichtlicher, aber Parasiten spielten eine mindestens genauso große Rolle, sagt Schmid-Hempel. Tatsächlich sind Parasiten eine größere Herausforderung für die meisten Tiere, weil sich die unscheinbaren Begleiter viel schneller verändern können. Bei ihnen folgt eine Generation so rasant auf die nächste, dass der Wirt sich anstrengen muss, um das Wettrüsten nicht zu verlieren. 2014 haben Forscher die zahlreichen Theorien überprüft, warum Zebras Streifen haben. Ihr Ergebnis: Offenbar verwirrt die Fellzeichnung das Sehsystem der Tsetsefliegen, sie tun sich schwer zu landen. Damit verringert sich die Gefahr, mit Trypanosomen infiziert zu werden, Einzellern, die vielen Säugetieren zusetzen und beim Menschen die Schlafkrankheit auslösen. Parasiten mögen unsichtbar sein, sie üben aber eine enorme Kraft auf das Leben aus. Sie sind so etwas wie die dunkle Materie der Evolution.

Der Zoologe Hinrich Schulenburg ist einer der Forscher, die versuchen, den Einfluss dieser dunklen Materie sichtbar zu machen. An der Universität Kiel experimentiert er mit einem der am besten untersuchten Labortiere überhaupt: Caenorhabditis elegans. Der winzige Wurm ist mit bloßem Auge gerade so erkennbar, nicht viel mehr als ein Fussel in der Petrischale. Zahlreiche Nobelpreise wurden schon für die Forschung an dem Wurm vergeben. Doch im Labor wird das Tier in aller Regel isoliert betrachtet. Parasiten sind dort unerwünscht.

In Schulenburgs Labor ist das anders. Hier infizieren die Wissenschaftler das Tier mit anderen Organismen, zum Beispiel mit dem Bakterium Bacillus thuringiensis. Generation um Generation der Würmer setzen sie dem Parasiten aus, danach erkunden sie, wie die Tiere sich angepasst haben. Die stärksten Veränderungen fanden die Forscher erwartungsgemäß im Immunsystem. Das ständige Wettrüsten mit dem Erreger hinterließ seine Spuren im Erbgut. Aber auch beim Verhalten fanden die Forscher Unterschiede. So wurden die Würmer über Generationen vorsichtiger und lernten besser, gefährliche von harmlosen Bakterien zu unterscheiden.

Womöglich hat die Evolution den Sex nur erfunden, um Parasiten in Schach zu halten

Auch vor dem Sexualleben des Wurms machte die Evolution nicht halt. Sechs Stunden lang überprüften die Wissenschaftler alle 15 Minuten, wie viele Tiere sich gerade paarten. Das Ergebnis: Die Nachfahren von Würmern, die dem Parasiten ausgesetzt waren, paarten sich häufiger. Die Strategie setzt sich vermutlich durch, weil viele verschiedene Partner zu vielen unterschiedlichen Nachfahren führen, sagt Schulenburg. Und je stärker sich die Nachkommen unterscheiden, umso wahrscheinlicher wird es, dass einige von ihnen dem Erreger gewachsen sind.

Evolutionsbiologen und Ökologen hätten die Rolle der Parasiten lange vernachlässigt, sagt Robert Poulin von der Universität Otago. Biologen könnten die entscheidende Rolle, die Parasiten bei der Evolution der Vögel oder Säugetiere spielen, leicht übersehen, weil die Parasiten so winzig seien. "Auch Darwin hat sich nicht groß um Parasiten gekümmert", sagt Schmid-Hempel aus Zürich. "Er hatte nicht realisiert, dass das die heimlichen Herrscher sind."

Tatsächlich finden Forscher Parasiten, wo immer sie nachsehen. Weit mehr als die Hälfte aller Arten auf der Erde leben vermutlich parasitär. In freier Wildbahn sind Tiere meist von mehreren Parasiten gleichzeitig befallen. In einer Untersuchung von Flussbarschen in einem See in Finnland fanden Forscher im Schnitt 100 Parasiten pro Fisch: Würmer, Schnecken, Egel oder Einzeller.

Die ständige Bedrohung durch Parasiten erklärt vermutlich auch eines der größten Rätsel der Evolutionsbiologie: Warum überhaupt gibt es Sex? Biologisch betrachtet ist Sex äußerst ineffektiv. Da nur die Weibchen Nachkommen erzeugen, sollte sich eine Art, die sich asexuell fortpflanzt, mindestens doppelt so schnell vermehren können wie eine Art, die auf Paarung setzt. Aber so schnell eine Zellteilung geht, so sehr gleichen sich die Nachfahren. Die Idee: Nur durch die Mischung der Erbanlagen beim Sex können sich Wirtstiere über die Generationen ausreichend verändern, um Parasiten Widerstand zu leisten.

Um die Theorie zu prüfen, veränderten US-Forscher Caenorhabditis elegans so, dass er sich nur sexuell oder nur asexuell fortpflanzen konnte. (In der Natur nutzt der Wurm beide Wege.) Dann konfrontierten sie die Würmer mit dem für sie gefährlichen Bakterium Serratia marcescens und ließen der Evolution ihren Lauf. Die Würmer, die Sex miteinander hatten, schafften es, sich ausreichend anzupassen. Die Würmer, die sich asexuell fortpflanzten, starben nach 20 Generationen aus.

Wie das Fell des Zebras geht vermutlich auch die Farbenpracht vieler Vögel auf Parasiten zurück. Das Gefieder dient nach Ansicht vieler Wissenschaftler vor allem als Signal für die Gesundheit des Vogels. Ist der Vogel von Parasiten befallen, fehlt ihm die Energie zur Herstellung der prächtigen Federn, und er wird weniger attraktiv für potenzielle Partner.

Auch den Menschen haben Parasiten offenbar massiv geprägt. In einer Studie, die 2011 im Fachmagazin Plos Genetics erschienen ist, verglichen Forscher Erbgutdaten von 55 Menschengruppen aus der ganzen Welt. Weder das Klima noch die lokale Ernährung schienen das Erbgut sonderlich stark verändert zu haben. Der Großteil genetischer Anpassungen war auf die unterschiedlichen Parasiten zurückzuführen, mit denen Menschen an ihrem Ort jeweils konfrontiert waren. "Wir können den Menschen kaum verstehen, ohne die Parasiten und Krankheiten, die ihn zu dem gemacht haben, was er ist", sagt Frédéric Thomas von der Universität Montpellier.

Auch die Psyche des Menschen dürfte durch die ständige Bedrohung durch Parasiten geprägt worden sein. So ist Ekel vermutlich ein Gefühl, das entstanden ist, um den Menschen vor Parasiten zu schützen. Die britische Forscherin Valerie Curtis hat durch detaillierte Fragebögen herausgefunden, wovor Menschen sich besonders ekeln: Infizierte Wunden finden sie abstoßender als trockene, eine volle U-Bahn ist ihnen unangenehmer als eine leere, und einem Mann mit Fiebersymptomen gehen sie eher aus dem Weg als demselben Mann ohne diese Zeichen.

Ekel führe dazu, dass Menschen genau jene Situationen meiden, in denen sie mit Parasiten in Kontakt kommen könnten, sagt Curtis. Sie nennt es "das Immunsystem des Verhaltens". Der US-Forscher Jonathan Haidt argumentiert, dieses Gefühl sei später sogar zur Grundlage unseres Soziallebens geworden. Aus der Abneigung gegen verdorbenes Fleisch entstand die Abneigung gegenüber verdorbenem Verhalten, Unrecht und Korruption, sagt Haidt. Es ist sozusagen die Oraltheorie der Moral.

Noch weiter gehen die beiden Wissenschaftler Corey Fincher und Randy Thornhill in einem Buch, das vergangenes Jahr erschienen ist. Sie glauben, dass nicht nur Moral, sondern auch regionale Unterschiede in Politik, Religion und Kultur auf die Parasitenabwehr zurückgehen. In tropischen Gegenden, in denen Parasiten besonders häufig seien, hätte sich zum Beispiel scharfes Essen durchgesetzt, weil viele Gewürze Mikroben abtöten. Körperliche Attraktivität sei dort wichtiger, weil diese ein Zeichen guter Gesundheit und damit eines guten Immunsystems sei. Und Populationen, die mehr mit Parasiten zu kämpfen hätten, seien aus Selbstschutz eher fremdenfeindlich und autoritär organisiert, während andere sich Gleichheit und Offenheit leisten konnten. Bevölkerungen in ärmeren Ländern von ihren Parasiten zu befreien, könnte daher ungeahnte Konsequenzen haben, argumentieren Fincher und Thornhill. Solche Aktionen könnten Gesellschaften offener und demokratischer machen.

Könnte ein arbeitsloses Immunsystem das Risiko für Herzkrankheiten erhöhen?

Für Michael Gurven, einen der Forscher, der die Tsimané in Bolivien erforscht, geht das einen Schritt zu weit. "Die beiden haben interessante Ideen, aber sie kommen zu sehr weitreichenden Schlussfolgerungen. Dafür fehlen einfach die Daten." Gurven interessiert vor allem, welche Konsequenzen der Verlust von Parasiten für die Gesundheit hat. So untersuchen er und sein Kollege Aaron Blackwell derzeit etwa den Zusammenhang von Entzündungen und Herzkrankheiten. In den USA und Europa deuten Entzündungen auf ein hohes Risiko für Herzinfarkte hin. Die Tsimané hingegen leiden zwar häufig unter starken Entzündungen, scheinen aber nur selten Herzkrankheiten zu haben. Könnte also ein arbeitsloses Immunsystem nach dem Verschwinden von Parasiten die Gefahr von Arteriosklerose und Herzinfarkten erhöhen?

Für Asthma und andere Allergien gilt ein solcher Zusammenhang heute als gesichert. Der Teil des Immunsystems, der sich früher gegen Würmer gerichtet hat, bekämpft bei manchen Menschen heute fälschlicherweise Birkenpollen oder Erdnüsse. "Da werden in der Zukunft auch andere Fragen wichtig", sagt Gurven. "Zum Beispiel: Was genau machen diese Würmer, und können wir das pharmazeutisch imitieren?" Vielleicht zeigt das am deutlichsten den Einfluss der Parasiten: Selbst wenn sie verschwunden sind, bestimmen sie noch unser Leben.