Genetisches Wettrüsten von Wirt und Parasit wissenschaftlich bewiesen

Einem europäischen Forscherteam der Universitäten Basel und Leuven ist es erstmals gelungen, das Wettrüsten zwischen Wirt und Parasiten empirisch nachzuweisen. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass Wasserflöhe und Bakterien in den Sedimenten eines Teiches ein klares Muster einer Evolution zweier so genannter Antagonisten zeigen.

Die Erkenntnis ist auch für die Humanmedizin von großer Bedeutung, da jährlich Mio. von Menschen an den Folgen von Infektionen sterben. Grund dafür ist in vielen Fällen das unterschätzte Potenzial der Krankheitserreger, die sich genetisch an neue Situationen anpassen.

Unter der Red-Queen-Theorie versteht man die Hypothese zur Evolution, die das aus evolutionsbiologischer Sichtweise ständige „Wettrüsten“ konkurrierender Organismen erklären soll. Die Theorie besagt, dass Genvarianten, die zu einem bestimmten Zeitpunkt im Kampf gegen Pathogene hilfreich sind, zu einem späteren Zeitpunkt diesen Vorteil verlieren, weil sich die Parasiten an ihre Wirte anpassen. Obwohl diese Theorie bereits seit 30 Jahren diskutiert wird, konnte sie bisher immer nur durch indirekte Beobachtungen untermauert werden. Nun ist den Forscher allerdings der Durchbruch gelungen.

Das Team um Dieter Ebert vom Zoologischen Institut der Universität Basel konnte zusammen mit Wissenschaftlern aus Belgien und Frankreich die Dynamik der Koevolution aufzeigen. Sie machten sich dabei zunutze, dass sowohl die Wasserfloh-Wirte – es handelt sich um kleine Krebse – wie auch ihre Pathogene (sporenbildende Bakterien) so genannte Dauerstadien bilden. Diese Dauerstadien können auch nach mehr als 30 Jahren aus den Sedimenten von Seen und Teichen isoliert und wieder zum Leben erweckt werden. Die daraus resultierenden Zeitserien erlaubten es zu zeigen, dass das Bakterium sich ständig an ihre sich ebenfalls weiterentwickelnde Wirtspopulation anpasst. Die Bakterien entwickeln dabei höhere Infektionsraten, die Wirte werden immer wieder resistent.

Die experimentelle Unterstützung der Red-Queen-Hypothese ist ein wichtiger Schritt im Verständnis, wie und wie schnell sich Infektionskrankheiten und ihre Wirte in natürlichen Systemen aneinander anpassen. Die Theorie kann zur Klärung vieler bekannter Phänomene beitragen, wie zum Beispiel der genetischen Diversität von Resistenzgenen und dem Evolutions-Nutzen der zweigeschlechtlichen Fortpflanzung.