Räuber schützt seinen Nachwuchs mit Antibiotika-Hülle

1. März 2010, 14:15
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Grabwespen züchten Bakterien, die von den Wespenlarven in ihre Kokons eingesponnen werden

Jena - "Bienenwölfe" sind Imkern als Schädlinge bekannt - auch wenn sie nicht immer dasselbe Tier damit meinen. Sowohl eine Wespen-, als auch eine Käfer- und eine Ameisenart wurden im allgemeinen Sprachgebrauch so bezeichnet, weil sie als Räuber Bienen erbeuten oder als Parasiten in Bienenvölkern leben. Der Bienenwolf im engeren Sinne bezeichnet heute unter diesen dreien die Grabwespe Philanthus triangulum, die nun von deutschen Forschern näher untersucht wurde.

Die Grabwespen sind zwar Raubtiere, müssen sich aber ihrerseits vor mikrobiellen Angreifern schützen - und greifen dazu auf die Hilfe anderer Mikroben zurück. Der Grund: Grabwespen legen ihre Nester im Boden an. Aufgrund der feuchtwarmen Bedingungen und der großen Menge an organischem Material im unterirdischen Nest sind aber sowohl die Nahrungsvorräte als auch die Grabwespenlarven selbst von Krankheitserregern bedroht; Schimmel- und Bakterienbefall stellen dabei eine besonders große Gefahr dar und können in vielen Fällen zum Tod der Larve führen.

Symbiose

Die Larven des Bienewolfs beherbergen daher nützliche Bakterien aus der Gattung der Streptomyceten auf ihrem Kokon, die einen Schutz gegen schädliche Mikroorganismen garantieren. Weibliche Bienenwölfe züchten diese Bakterien in speziellen Drüsen ihrer Antennen und schmieren sie an die Decke ihrer Brutzellen. Die Bienenwolflarven wiederum nehmen die Bakterien auf, spinnen sie in die Seide ihres Kokons ein und erhöhen damit die Überlebenswahrscheinlichkeit der Larven. Bisher war allerdings unklar, wie dieser Schutz zustande kommt.

Wissenschafter des Max-Planck-Instituts um Aleš Svatoš und Martin Kaltenpoth haben nun in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Regensburg und des Jenaer Hans-Knöll-Instituts herausgefunden, dass die Symbionten neun verschiedene Antibiotika produzieren. Dabei haben die Forscher die Substanzen erstmals direkt auf dem Bienenwolfkokon, also in der natürlichen Umgebung, nachgewiesen. Bei anderen Arbeiten über Schutzsymbiosen konnten Antibiotika erst nach Isolation und Kultivierung der Symbionten in künstlichen Nährmedien identifiziert werden.

Kombinationsprophylaxe

Mit Hilfe bildgebender Massenspektrometrie konnte am lebenden Exemplar gezeigt werden, dass sich die Antibiotika konzentriert auf der Außenseite des Kokons befinden und diesen so effektiv gegen Infektionen schützen. Der Einsatz verschiedener Antibiotika wiederum verhindert Infektionen einer Vielzahl von pathogenen Mikroorganismen. Somit machen sich Bienenwölfe schon seit Millionen von Jahren ein Prinzip zu Nutze, das in der Humanmedizin als Kombinationsprophylaxe bekannt ist. 

"Durch die kombinierte Behandlung mit Streptochlorin und acht verschiedenen Piericidinen, die wir aus den Kokons isoliert haben, wird ein sehr breites Spektrum an Mikroorganismen bekämpft, was mit den Einzelsubstanzen so nicht möglich wäre. Bienenwölfe haben also mit Hilfe ihrer Symbionten die Kombinationsprophylaxe, die wir aus der Humanmedizin kennen, schon vor Millionen von Jahren evolviert" erläutert Johannes Kroiß, Erstautor der Studie. "Wir vermuten, dass Schutz-Symbiosen wie die zwischen Bienenwölfen und Streptomyceten im Tierreich viel weiter verbreitet sind als bislang angenommen", so Martin Kaltenpoth, der seit Januar eine Max-Planck-Forschungsgruppe über Insekten-Bakterien Symbiosen leitet. "Die Untersuchung der Substanzen, die dabei eine Rolle spielen, trägt nicht nur wesentlich zum Verständnis der Evolution solcher Symbiosen bei, sondern könnte auch zur Entdeckung interessanter neuer Wirkstoffe für die Humanmedizin führen." (red)

  • Von Symbionten produzierte Antibiotika auf
der Kokonoberfläche der Bienenwolf-Larve gewähren Schutz vor mikrobiellen Schädlingen. Die Menge der Antibiotika wurde
durch bildgebende Massenspektrometrie (LDI-imaging) sichtbar gemacht
und in Falschfarben auf den Kokon projiziert.
    foto: johannes kroiß und martin kaltenpoth, mpi für chemische ökologie

    Von Symbionten produzierte Antibiotika auf der Kokonoberfläche der Bienenwolf-Larve gewähren Schutz vor mikrobiellen Schädlingen. Die Menge der Antibiotika wurde durch bildgebende Massenspektrometrie (LDI-imaging) sichtbar gemacht und in Falschfarben auf den Kokon projiziert.

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