Einem Blutsauger in die Gene geschaut - wissenschaft.de
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Einem Blutsauger in die Gene geschaut

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Eine Bettwanze (Foto: Armed Forces Pest Management Bureau)
Bettwanzen gehören zu den unbeliebtesten und hartnäckigsten Parasiten des Menschen – und sie sind wieder auf dem Vormarsch. Was diese Blutsauger so erfolgreich macht, das verrät jetzt ihr Erbgut. Gleich zwei internationale Forschergruppen haben das Bettwanzen-Genom entschlüsselt und darin überraschende Besonderheiten entdeckt. So haben die Blutsauger erstaunlich viel DNA von Bakterien übernommen und erst ihr erstes Blutmahl setzt eine umfangreiche Aufrüstung in Gang.

Die Gemeine Bettwanze (Cimex lectularius) lebt schon seit Tausenden von Jahren in enger Gemeinschaft mit uns Menschen – zu unserem Leidwesen. Denn die Insekten nutzen uns als ihre Nahrungsressource: Sie trinken nachts, wenn wir schlafen, unser Blut. Unter den stark juckenden Wanzenbissen litten wahrscheinlich sogar schon die Menschen der Steinzeit. „Mit der Ära der beheizten Wohnungen und des Luftverkehrs haben sich die Bettwanzen-Infestationen im späten 19. Jahrhundert dann global verstärkt“, berichtet Jeffrey Rosenfeld vom American Museum of Natural History in New York. Dann allerdings gewann für kurze Zeit der Mensch die Oberhand: Als in den 1940er DDT und später auch andere Insektizide entwickelt und eingesetzt wurden, verschwanden die Bettwanzen fast völlig. Leider jedoch war dieser Erfolg nur vorübergehend. Denn inzwischen sind viele Bettwanzen gegen gängige Insektizide resistent. Und das hat teilweise dramatische Folgen: In nahezu allen größeren Städten breiten sich die Bettwanzen heute wieder aus, in Australien hat der Befall sogar um gewaltige 4500 Prozent zugenommen, wie die Forscher berichten.

Fremde Gene im Bettwanzen-Erbgut

Das rasante Comeback der Bettwanzen hat nun Forscher aus insgesamt 36 Institutionen dazu bewegt, in zwei parallelen Studien das Erbgut dieser Insekten zu analysieren. Ihr Ziel: Anhand der Gene und der Genexpression mehr über die Biologie, die Resistenzen und die Schwachstellen der Blutsauger zu erfahren. Rosenfeld und seine Kollegen sammelten und analysierten für ihre Studie DNA-Proben von knapp 1500 verschiedenen Bettwanzenpopulationen, darunter waren auch Wanzen aus 465 Bahnhöfen der New Yorker U-Bahn. Um die Genexpression in den sechs verschiedenen Lebensstadien der Bettwanzen vergleichen zu können, analysierten die Wissenschaftler zudem die RNA der Insekten in verschiedenem Alter und jeweils vor und nach einer Blutmahlzeit. Joshua Benoit von der University of Cincinnati und seine Kollegen nutzten für ihre DNA-Analyse einen Stamm von Bettwanzen, der seit 1973 im Labor gehalten wird. Er ist daher in den letzten fast 40 Jahren nicht mit Insektiziden in Kontakt gekommen und dient so als pestizid-sensible Referenz.

Die DNA-Analysen erbrachten gleich mehrere Überraschungen. So ist das Erbgut der Bettwanzen mit knapp 700 Millionen Basenpaaren und rund 37.000 proteinkodierenden Genen sogar etwas kleiner als zuvor erwartet, wie die Forscher berichten. Dafür aber stammen 1500 dieser Gene gar nicht von den Bettwanzen selbst, sondern wurden im Laufe der Evolution von Bakterien übernommen. „Normalerweise werden Gene, die von andern Organismen transferiert wurden, gar nicht erst funktionstüchtig oder schaden dem Wirtsorganismus sogar“, erklärt Jack Werren von der Rochester University. Doch bei den Bettwanzen scheint dies nicht der Fall zu sein, stattdessen nutzen sie diese zu ihrem eigenen Vorteil. Denn einige der Fremdgene bei der Bettwanze stammen von der Bakteriengattung Wolbachia, einer symbiontischen Mikrobe, die dem blutsaugenden Insekt bei der Verdauung des menschlichen Bluts hilft.  „Weil diese eingefügten Gene den Bettwanzen ein einzigartiges genetisches Profil verleihen, könnten sie sich als Ansatzpunkte für eine künftige Bekämpfung eignen“, sagt Werren.

Aufrüstung nach der ersten Blutmahlzeit

Wie sehr die Bettwanzen auf unser Blut als Nahrungsmittel ausgerichtet sind, enthüllten weitere Analyseergebnisse. So löst erst die erste Blutmahlzeit bei der Wanze wesentliche Veränderungen der Genexpression aus, wie Rosenfeld und seine Kollegen herausfanden. Erst nach diesem Mahl werden bei der Bettwanze Gene aktiv, die ihr einen dickeren Chitinpanzer verleihen, sie unempfindlicher gegenüber Giftstoffen machen und ihr dabei helfen, Gifte schneller wieder abzubauen. Nach Ansicht der Forscher könnte dies bedeuten, dass die Blutsauger im ersten Nymphenstadium noch am anfälligsten gegenüber Insektiziden sind – auch hier könnte sich daher ein Ansatzpunkt für neue Bekämpfungsstrategien ergeben. Die DNA-Untersuchung bestätigte aber auch, wie vielseitig die Abwehrmethoden der Wanzen gegen Insektizide und andere Giftstoffe sind: Neben ihrem dicken Panzer nutzen sie gleich mehrere giftabbauende Enzyme und speziell angepasste Natriumkanäle in den Zellen, um Gifte schnell wieder zu neutralisieren.

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Interessant auch: Die Bettwanzen sind zumindest innerhalb einer Großstadt wie New York relativ ortstreu. Denn in den verschiedenen Vierteln der Stadt fanden die Forscher jeweils leicht voneinander verschiedenen Bettwanzen-Populationen. Je näher dabei zwei Stadtviertel aneinander lagen, desto ähnlicher waren auch die Wanzen, die in den U-Bahnen, den Bahnhöfen und an der Kleidung oder den Schuhen von Passanten gefunden wurden. „Die Verteilung ihrer genetischen Varianten ist gleichsam ein molekulares Echo der Verbreitung ihrer DNA durch ihre menschlichen Wirte“, konstatieren Rosenfeld und seine Kollegen.

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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Wissenschaftslexikon

Abgemagerte Eisbären werden, getrieben vom Hunger, zu Kannibalen. Die Routen der Dolganen und ihrer Rentierherden auf der sibirischen Halbinsel Taimyr werden durch Ölpipelines zerteilt, arktische Seen verschwinden unter schillernden Ölschlieren. An entlegenen Stränden menschenleerer Gegenden der Arktis liegt Wohlstandsmüll, Fischereigeschirre und Plastikbänder erwürgen Meerestiere und Seevögel. Angetauter Schnee lässt in der arktischen Tundra ganze Rentierherden hungern und traditionell lebende Sami verzweifeln.

Zurzeit reden alle übers Klima. Auf der 24. Weltklimakonferenz (COP24 – Conference of the Parties 24) in Katowice geht es gerade um unsere Zukunft.
Mal wieder.
Heute ist das Problem drängender denn je, aber die ambitionierten Vereinbarungen und Versprechungen der Vergangenheit wie das Kyoto-Protokoll und die Paris-Vereinbarung platzen wie Seifenblasen.
Manche Staaten verabschieden sich aus den multilateralen Verträgen, um ihre neu erstarkenden Nationalgefühle und -befindlichkeiten zu pflegen. Andere Staaten schaffen es nun doch nicht, ihre ambitionierten Klimaziele umzusetzen, weil die Rettung der Autoindustrie jetzt doch dringender ist als die Rettung des Klimas.

Am Wochenende fand im Kontext mit dem Weitsicht-Festival in Darmstadt die Präsentation „Weitsicht Special: Welche Zukunft hat die Arktis?“ statt, eine Mischung aus multimedialen Impulsvorträgen und interdisziplinärer Diskussionsrunde.
Der Photograph Norbert Rosing stellte vor allem Eisbären und ihre Situation im weichenden Arktis-Eis vor. Der Ethnologe, Journalist, Photograph und Arktis-Reisende Bernd Römmelt gab einen Überblick über amerikanische und sibirische Polargebiete, wo er Rentierzüchter begleitete, die Schrecken der Ölindustrie erlebte und im Kajak an der tauenden Eiskante paddelte – vor 10 Jahren hatte Greenpeace ihn beauftragt, die Arktis noch einmal zu umfassend zu dokumentieren, bevor das Eis noch weiter zurückweicht und die Vermüllung noch weiter vorangeschritten ist. Die erfahrene Ethnologin Jana Steingässer hat Sami und andere indigene Völker u. a. auf Grönland in einem sich durch Klimawandel und Bergbau schnell verändernden Lebensraum begleitet und ihre Erwartungen für die Zukunft erfragt. Meeresbiologin und Arktis-Tourguide Julia Hager stellte ihr Projekt mountain2ocean zur Eindämmung der Plastik-Flut der Arktis vor, das durch den Klimawandel noch angeheizt wird.
Die Vorträge haben mich nachhaltig beeindruckt, vor allem die beiden Ethnologen Jana Steingässer und Bernd Römmelt haben für mich noch einmal vollständig neue Sachverhalte vorgestellt. Im Anschluss an die Impulsvorträge leitete Prof. Dr. Torsten Schäfer die Diskussionsrunde zur Zukunft der Region über dem nördlichen Polarkreis und ihrer Gefährdung.
Einig sind sich alle: Es muss etwas passieren.

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Ich werde im Folgenden immer wieder auf diese Vorträge und Diskussion zurückkommen, aber weder alle Vorträge wiedergeben noch auf die Themen beschränken.
Dieser Abend hat mich jedenfalls sehr nachdenklich gemacht, darum ist es jetzt Zeit für diesen Text. Es geht um die Folgen des Klimawandels in der Arktis und dessen Auswirkungen auf Nordwesteuropa. Um Kommunikation komplexer Inhalte, das Ausbrechen aus der Filterblase und den Sprung vom Denken zum Tun.

Noch einmal zur Erinnerung: Wetter, Klima und Klimawandel

Wetter” beschreibt einen kurzfristigen Zustand der Atmosphäre zu einer spezifischen Zeit an einem spezifischen Ort. Niederschläge wie Regen und Schnee sowie Sonnenschein sind Wetterelemente. Das Wetter lässt sich beschreiben mit messbare Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck und Windstärke.
“Klima” beschreibt einen langfristiger Zustand der Atmosphäre in einer spezifischen Region. Um Klima zu beschreiben, wird der Verlauf des Wetters  über einen Zeitraum von mindestens 30 Jahren gemessen und dokumentiert. Aufgrund dieser Daten werden verschiedene Klimazonen definiert, Deutschland befindet sich in der kühl gemäßigten Klimazone.
Das Klima ist also im Gegensatz zum Wetter nicht direkt messbar, sondern eine Statistik, die auf vielen Messungen über einen langen Zeitraum hinweg basiert.
Mehr dazu ist etwa beim Deutschen Wetterdienst und dem Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung nachzulesen.

Eine Klimaveränderung kann also nur über einen langen oder sehr langen Zeitraum abgebildet werden. Die Daten zur Klimakunde (Klimageschichte)  setzen sich zusammen aus
– direkten Wetter- und Klimaaufzeichnungen auf See und an Land, die bis zurück ins 18. Jahrhundert gehen.
– Klimaarchive wie Eis- und Sedimentbohrkerne, Bäume und andere natürliche Archive, die Zehntausende von Jahren abdecken, dazu kommen noch Isotopenanalysen und steinerne Klimazeugen.
Klimaschwankungen sind natürlich. Die letzte Eiszeit in unseren Breiten dauerte bis ca vor 11.000 Jahren. Heute leben wir in einer Zwischeneiszeit, dem Holozän.

Back|slash  〈[bækslæ] m. 6; IT; Zeichen: 〉 Schrägstrich von links oben nach rechts unten; Ggs Slash ... mehr

Flug|schan|ze  〈f. 19〉 Sprungschanze, bei der der krit. Punkt über 120 m liegt

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