Infizierte Ameisen opfern sich selbst für die Kolonie

Das Leben in einer Ameisenkolonie ist gnadenlos, besonders für ihre Kleinsten. Als Larven werden die Arbeiterinnen mit proteinreicher Nahrung gepäppelt, und sobald ihnen genug Energie zu Verfügung steht, verpuppen sie sich. Manche Arten spinnen dabei eine Art Kokon um sich und wachsen in dessen Schutz zum fertigen Insekt. 

Doch wehe, die Kinder fangen sich dabei eine Infektion ein. Dann beißen Ammen-Ameisen in die Außenhaut des Kokons, reißen kleine Löcher in die Körper ihres Nachwuchses, sprühen Ameisensäure hinein. Das antimikrobielle Gift fungiert als natürliches Desinfektionsmittel. Die Krankheitserreger sterben. Und mit ihnen die infizierte Ameisenpuppe. 

Dieses Verhalten beobachteten Forschende bereits vor mer als zehn Jahren in einer Kolonie der Vergessenen Wegameise (Lasius neglectus). Zielsicher steuerten die Ammen jene Kokons ihres Nachwuchses an, die von einem parasitären Pilz befallen waren. Doch die Forschung warf Fragen auf: Woher wissen die Ammen, welche Kokons infiziert sind? Registrieren sie die Duftstoffe des Pilzes? Der Immunreaktion? Oder signalisiert der Nachwuchs selbst, dass er krank ist? 

Antworten liefert eine heute im Fachmagazin Nature Communications erschienene Studie. Es sind die Ameisenpuppen selbst, die das Alarmsignal aussenden. Sie warnen die Kolonie vor der Ansteckungsgefahr, die von ihnen ausgeht. "Was auf den ersten Blick wie Selbstaufopferung aussieht, ist in Wirklichkeit auch für die Signalgeberin von Vorteil", sagt Erika Dawson, Erstautorin der Studie. "Indem sie vor ihrer tödlichen Infektion warnen, helfen todkranke Ameisen der Kolonie, gesund zu bleiben und Tochterkolonien zu bilden." Die Ameisenkinder opfern sich nicht nur für das Wohl der vielen. Sondern auch für das Überleben ihrer eigenen Gene.

Für ihre Studie infizierten Dawson und ihr Forschungsteam eine Kolonie der Vergessenen Wegameise mit dem pilzlichen Krankheitserreger Metarhizium brunneum. Dann beobachteten die Forschenden das Verhalten der Tiere sowohl allein als auch in der Gruppe. 

Sie sahen Erstaunliches: Von den erkrankten Ameisenpuppen ging nur dann ein verändertes chemisches Signal aus, wenn sich in ihrer Nähe auch erwachsene Arbeiterinnen befanden. Ihr veränderter Körpergeruch sei also mitnichten ein bloßes Nebenprodukt der Immunantwort der Puppen, sondern eine zusätzlich produzierte Botschaft an die Erwachsenen: Ich bin krank und eine Gefahr. Kommt und kümmert euch.

Um auszuschließen, dass die Ammenameisen auf Signale abseits des Körpergeruchs reagieren, setzten die Forschenden das chemische Signal bei gesunden Puppen ein. Auch diese wurden von den erwachsenen Arbeiterinnen desinfiziert und getötet. 

Die Studie ist ein weiterer Baustein, um das komplexe Zusammenspiel zwischen Individuum und Kollektiv im Tierreich zu verstehen. Auf dem Level ihrer Kolonie, so sehen es die meisten Fachleute, sind Ameisen mehr als die Summe ihrer Teile. Sie bilden eine Art Superorganismsus. 

In vielen Aspekten, so die Forschenden, ähnele dieser Organisationsgrad der Zellspezialisierung. In einer Ameisenkolonie pflanzen sich nur die Königinnen fort, und die Arbeiterinnen sorgen für die Gesundheit der Kolonie. Im menschlichen Körper sorgen die Keimzellen der Fortpflanzungsorgane für Nachwuchs, und die Körperzellen erfüllen alle anderen wesentlichen Funktionen.

Auch deshalb vergleicht Forschungsgruppenleiterin Sylvia Cremer das Signal der Ameisenpuppen mit jenen menschlicher Zellen. Beide senden ein chemisches Signal aus, um vor einer Infektion zu warnen. Im menschlichen Körper werden Immunzellen angezogen, in der Ameisenkolonie die erwachsenen Tiere.

"Das chemische Signal muss dabei sowohl deutlich als auch spezifisch sein", erklärt Cremer. "Es muss helfen, alle todkranken Ameisenpuppen zu identifizieren. Und zugleich präzise genug sein, damit keine gesunden Puppen ausgepackt werden – oder solche, die die Infektion mit ihrem eigenen Immunsystem überwinden können."  

Das ist wichtig, denn nicht jedes Individuum sendet ein Warnsignal. Ameisenpuppen, denen das Schicksal eine Zukunft als Königin schenkte, sind mit einem deutlich stärkeren Immunsystem ausgestattet als jene der künftigen Arbeiterinnen. Sie können die Pilzinfektion mitunter selbst bekämpfen. In den Versuchen der Forschenden sendeten Erstere keine chemischen Signale aus, opferten sich nicht bereitwillig für das Wohl der anderen. "Diese präzise Koordination zwischen Individuum und Kolonie macht diese altruistische Krankheitssignalisierung so effektiv", sagt Cremer. Sie verhindert, dass sich Individuen opfern, bei denen eine Chance auf Heilung besteht.