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The unseen adaptation of a non-native: A unique spatiotemporal study of infection dynamics and immunogenetics at a bioinvasion front

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Interaktion von Pathogenen und Immunsystem bei der Anpassung von Arten an neue Gebiete

Die aktuelle COVID-19-Pandemie zeigt das enorme gesundheitliche Risiko durch neuartige Infektionskrankheiten. Europäische Wissenschaftler untersuchten nun an einem frei lebenden Nagermodell in Irland anthropogene Einflüsse auf die Ausbreitung von dieser Krankheiten.

Gesundheit

Ursprung der meisten neuartigen Infektionskrankheiten sind Wildtiere, und eine der Hauptursachen sind Translokationen von Wirt oder Parasit durch menschlichen Eingriff. Allerdings sind Wechselwirkungen zwischen neuen (invasiven) und heimischen (nativen) Parasiten des Wirts wie auch dessen Immunreaktionen noch kaum erforscht. Ebenso wie bei COVID-19 ist unklar, warum das Risiko für einen schweren Infektionsverlauf bei manchen Personen höher ist als bei anderen.

Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Parasit und Wirt bei wilden Nagetieren

Wissenschaftler des Projekts INVASIMMUN untersuchten dies an einem wild lebenden Nager, der Rötelmaus (Myodes glareolus), die in den 1920er Jahren aus Deutschland nach Irland eingeschleppt wurde. Schwerpunkt des über die Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen (MSCA) unterstützten Projekts war der Zusammenhang zwischen Infektionsdynamik bei einheimischen und invasiven Arten und Immunphänotyp. „Die kontinuierliche Ausbreitung der Rötelmaus in Irland stellt quasi ein natürliches Experiment in großem Maßstab dar, bei dem empirische Daten und Expansionsrouten bereits bekannt sind“, erklärt MSCA-Forscher Peter Stuart. Die Rötelmaus ist daher eine etablierte Modellart, an dem sich die Infektionsdynamik in einer natürlicheren Umgebung analysieren lässt. Gleichzeitig lassen sich daran Faktoren untersuchen, die den Invasionsprozess und das Auftreten von Infektionskrankheiten beeinflussen, und schließlich kann auch die ökologische und evolutionäre Anpassung von Immunreaktionen nachvollzogen werden. Um Wurmparasiten (Helminthen) und ihre Dynamik zu untersuchen, erfolgten in Wäldern irlandweit Feldbeobachtungen an M. glareolus und der dort heimischen Waldmaus (Apodemus sylvaticus). Im Gegensatz zu vorliegenden Studien, bei denen der Fokus entweder auf invasiven oder auf heimischen Wirtsspezies lag, untersuchte INVASIMMUN die Parasitenübertragung bei beiden Arten. Daten zu Parasitengemeinschaften in unterschiedlichen Lebensstadien des Wirts zeigten, dass die Interaktion zwischen Wirt und Parasit dynamisch verläuft. Bei M. glareolus in Irland war die Parasitenvielfalt geringer als bei seinen Verwandten vom europäischen Festland und der Waldmaus in Irland. Zudem war die sich ausbreitende M. glareolus-Population weniger parasitiert als die Kernpopulation, was den Erfolg des Invasoren in ganz Irland begründen könnte. Insgesamt zeigte die raumzeitliche Analyse der Parasitendynamik sowohl der einheimischen als auch invasiven Art, dass Saisonalität und Stadium der Invasion wichtige Aspekte sind. Weiterhin wurde die Expression von Immungenen gemessen und Veränderungen des Immunphänotyps und der Exposition gegenüber natürlichen Krankheitserregern während der Besiedlung durch die Rötelmaus identifiziert, was „Details zur Kernfrage dieser Studie liefern könnte, und zwar, welche Individuen infiziert werden und warum“, erklärt Stuart.

Projekterfolge und Zukunftsaussichten

Laut „enemy release“-Hypothese (Freistellung von Feinden) wird die Dynamik der Wirtspopulation durch Krankheitserreger, Parasiten und Fressfeinde beeinflusst. Besiedelt eine Art ein neues Gebiet, fehlen dort die Feinde, denen sie sich im bisherigen Territorium stellen musste. Ob sie in der neuen Umgebung dominant wird, hängt nun von ihrer Abwehr gegenüber dort heimischen Krankheitserregern ab. Indem die Forschungsdaten zur Infektionsausbreitung von Labortieren auf Wildtiere übertragen wurden, konnte INVASIMMUN die Komplexität der Immunantwort bei Arten untersuchen, die sich einer neuen Umgebung anpassen. Mit Blick auf die Zukunft ergänzt Stuart: „Arten werden sich trotz erhöhter biologischer Sicherheit bedingt durch zunehmenden globalen Reiseverkehr und Klimawandel weiter verändern. Zusammen mit den Arten breiten sich auch deren Parasiten und damit neuartige Infektionskrankheiten aus.“ „Mit neuen Fördermitteln aus den EU-finanzierten Projekten BIODIVERSA und EPA Ireland soll nun am Modellsystem wild lebender Nager weiter an den Zusammenhängen zwischen Artenvielfalt und Infektionsausbreitung geforscht werden.

Schlüsselbegriffe

INVASIMMUN, Immunantwort, Wirt, Parasit, Rötelmaus, M. glareolus, Apodemus sylvaticus

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