Ameisen erkennen infizierte Wunden und behandeln sie mit Antibiotika

 (uni-wuerzburg.de)
1 Punkte von GN⁺ 2024-01-04 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Matabele-Ameisen, die bei der Jagd auf Termiten häufig verletzt werden, können infizierte Wunden von Nestgenossen erkennen und sie mit eigenen antibiotischen Substanzen behandeln, wodurch die Überlebenschancen steigen
  • Bei einer Infektion verändert sich das Kohlenwasserstoffprofil der Ameisenkutikula; andere Ameisen nehmen diese chemische Veränderung wahr und beurteilen so, ob eine Infektion vorliegt
  • Die therapeutischen Substanzen stammen aus der seitlich am Thorax gelegenen Metapleuraldrüse; von 112 Bestandteilen hat die Hälfte eine antibakterielle oder wundheilende Wirkung
  • Die Forschenden bestätigten, dass diese Behandlung die Sterblichkeit infizierter Tiere um 90 % senkt; die Studie wurde am 29. Dezember 2023 als Open-Access-Artikel in Nature Communications veröffentlicht
  • Der wichtigste Erreger, Pseudomonas aeruginosa, ist auch für Infektionen beim Menschen relevant, sodass die Analyse der Ameisen-Antibiotika zur Suche nach neuen Antibiotika beitragen könnte

Die gefährliche Jagd der Matabele-Ameisen und Wundinfektionen

  • Matabele-Ameisen (Megaponera analis) sind südlich der Sahara weit verbreitet und ernähren sich ausschließlich von Termiten
  • Da Termitensoldaten ihre Kolonien mit kräftigen Mandibeln verteidigen, werden Matabele-Ameisen bei der Jagd häufig verletzt
  • Wenn sich Wunden infizieren, steigt das Überlebensrisiko erheblich; diese Ameisen können jedoch infizierte Wunden von nicht infizierten unterscheiden und behandeln

Wie sie Infektionen erkennen und behandeln

  • Eine Infektion verändert das Kohlenwasserstoffprofil der Ameisenkutikula; Nestgenossen nehmen diese Veränderung wahr und erkennen dadurch den Infektionszustand der Wunde
  • Auf infizierte Wunden tragen sie antimikrobielle Verbindungen und Proteine auf
    • Diese Substanzen stammen aus der seitlich am Thorax gelegenen Metapleuraldrüse
    • Das Sekret besteht aus 112 Bestandteilen
    • Etwa die Hälfte davon hat eine antibakterielle oder wundheilende Wirkung
  • Die Forschenden bestätigten, dass diese Behandlung die Sterblichkeit infizierter Tiere um 90 % reduziert

Forschende und Studie

Mögliche Verbindung zur Humanmedizin

  • Erik Frank geht davon aus, dass außer dem Menschen kein anderes Lebewesen bekannt ist, das eine derart ausgefeilte medizinische Wundbehandlung durchführt
  • Laurent Keller erklärt, dass Pseudomonas aeruginosa, der wichtigste Erreger in den Ameisenwunden, auch eine Hauptursache für Infektionen beim Menschen ist und mehrere Stämme antibiotikaresistent sind
  • Die Forschenden wollen gemeinsam mit einer chemischen Forschungsgruppe die von Matabele-Ameisen eingesetzten antibiotischen Substanzen identifizieren und analysieren
  • Diese Analyse könnte zur Entdeckung neuer Antibiotika führen, die auch beim Menschen eingesetzt werden können

Nächste Forschungsrichtungen und Beobachtungsmaterial

  • Erik Frank möchte auch das Wundpflegeverhalten anderer Ameisenarten und anderer sozialer Tiere untersuchen, um festzustellen, ob Matabele-Ameisen in dieser Hinsicht wirklich einzigartig sind
  • In einem veröffentlichten Video ist zu sehen, wie eine andere Matabele-Ameise eine verletzte, mit einem weißen Punkt markierte Ameise behandelt
    • Die behandelnde Ameise greift mit den Vorderbeinen an die Metapleuraldrüse
    • Dort sammelt sie antibiotische Substanzen und überträgt sie auf die Wunde

Netflix-Dokumentation und weitere Materialien

  • Erik Franks Forschung zu Matabele-Ameisen weckte das Interesse des Produktionsteams der Netflix-Naturdokumentation „Life on Our Planet“
  • Die achtteilige Dokumentation behandelt die Evolution des Lebens in den vergangenen 500 Millionen Jahren; Steven Spielberg führte Regie, die englische Fassung wird von Morgan Freeman erzählt
  • Matabele-Ameisen erscheinen in der 51-minütigen fünften Folge „In the Shadow of Giants“
  • Die entsprechende Szene wurde im April 2021 am Comoé-Forschungslabor der University of Würzburg in Côte d'Ivoire gedreht
    • Die Dreharbeiten dauerten drei Wochen
    • Gefilmt wurde im natürlichen Lebensraum sowie in künstlichen Nestern im Forschungslabor
  • Netflix-Link: Life on Our Planet

Erik Franks Buch

  • Die Taschenbuchausgabe von Erik Franks autobiografischem Buch „Une Histoire de Fourmis“ ist seit Oktober 2023 erhältlich
  • Das Buch behandelt seine Forschung, seine Erfahrungen am Comoé-Forschungslabor und seine Zeit als Doktorand an der University of Würzburg
  • In Frankreich wurde es 2022 als eines von sechs Büchern für das beste Buch im Bereich Wissenschaftskommunikation nominiert
  • Verlagslink: Une Histoire de Fourmis

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2024-01-04
Hacker-News-Kommentare

  • Erstaunlich. Toll ist, dass diese Entdeckung dazu beitragen könnte, die Behandlung menschlicher Infektionen zu verbessern
    "Erik Frank. Laurent Keller also adds that these findings 'have medical implications because the primary pathogen in ant’s wounds, Pseudomonas aeruginosa, is also a leading cause of infection in humans, with several strains being resistant to antibiotics'."
    Es macht Spaß, sich vorzustellen, wie führende Wissenschaftler großer Pharmaunternehmen losstürmen, um den von Ameisen verwendeten Chemikalien-Cocktail zu untersuchen und daraus das nächste Blockbuster-Medikament zu machen

    • Kleine Ergänzung: Im Allgemeinen haben Pharmafirmen an der Entwicklung von Antibiotika kaum Interesse. Wirtschaftlich ist das fast eine Wüste
      Wäre es ein Krebsmedikament oder eine Therapie für eine schwere seltene Krankheit, hätten sie seit gestern eimerweise Ameisen geschreddert

  • Das Maß an Anpassungsfähigkeit und intelligentem Verhalten bei Ameisen ist wahnsinnig beeindruckend, fast schon beängstigend
    Es wirkt eher wie etwas, das man in einem Werk von Adrian Czajkowski/Tchaikovsky lesen würde, als wie Realität

    • Wenn man sieht, was Ameisen noch alles können, gibt es wirklich jede Menge beeindruckendes, beängstigendes und kluges Verhalten
      Ameisen züchten Blattläuse. Sie suchen nicht einfach nur Blattläuse und sammeln Honigtau, sondern bringen Blattläuse zu Pflanzen und kümmern sich um sie
      Auch die Sonnenblumenkerne bei uns zu Hause werden von Ameisen geerntet. Sie nehmen nicht nur ein paar Samen mit, sondern wenn man den Erntezeitpunkt auch nur um einen Tag verpasst, nehmen sie alles. Manche Ameisen ziehen oben auf der Blüte die Samen heraus, während andere unten die auf den Boden gefallenen Samen einsammeln — eine enorme Zusammenarbeit
      Dass es keine riesigen Ameisen sind, sondern ganz kleine, macht es noch schwerer zu glauben. Ehrlich gesagt ist es fast erstaunlich, dass sie keine megalithischen Strukturen bauen, aber ihre unterirdischen Kolonien haben für Ameisen ohnehin schon megalithische Ausmaße
      Vielleicht sollte man statt uralter Außerirdischer Ameisen als die eigentlichen Erbauer der Pyramiden untersuchen
    • Die Annahme, nur Menschen hätten in bestimmten Lebensbereichen bestimmte Eigenschaften oder ein bestimmtes Niveau an Intelligenz und Wissen, wirkt umso törichter, je mehr man darüber erfährt, was andere Lebewesen können
      Ich für meinen Teil heiße unsere Ameisenherrscher willkommen
    • Ich stimme völlig zu, dass dieses Anpassungsniveau erschreckend beeindruckend ist, und gleichzeitig denke ich das auch über das Verhalten unseres Immunsystems
      Das wirklich Beängstigende und Erstaunliche ist, dass ein solches Maß an Anpassung in biologischen Systemen nicht die Ausnahme, sondern die Regel ist
    • Es erstaunt mich selbst, dass ich nach dem Lesen seines Buches mit einer Planner voller Ameisen mit gesteigerter Intelligenz keine Albträume hatte
    • Auch Ameisen scheinen den Spiegeltest zu bestehen
      https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9881685/#:~:tex...

  • „Zur Behandlung tragen sie antimikrobielle Verbindungen und Proteine auf infizierte Wunden auf. Dieses Antibiotikum beziehen sie aus der Metapleuraldrüse an der Seite des Thorax. Das Sekret enthält 112 Bestandteile, von denen die Hälfte antimikrobielle oder wundheilende Wirkung hat“
    Ich war neugierig auf diese Metapleuraldrüse und habe einen Artikel zu ihrer Funktion gesucht: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21504532/#:~:text=The%20meta...

    • Jetzt frage ich mich, was die übrigen 56 Bestandteile tun und ob wir sie für irgendetwas nutzen

  • „Wenn sich eine Wunde infiziert, stellt das ein großes Überlebensrisiko dar. Matabele-Ameisen haben jedoch ein ausgefeiltes medizinisches System entwickelt. Sie können zwischen nicht infizierten und infizierten Wunden unterscheiden und letztere effizient mit selbst produzierten Antibiotika behandeln“

  • Ich habe früher auf YouTube ein Video über Ameisen gesehen, in dem sie auf Termiten trafen und einen offenen Krieg führten
    Die Termitensoldaten bissen einmal zu und trennten den Ameisen buchstäblich die Gliedmaßen ab
    In dem Video hieß es, dass die Ameisen dank der Antibiotika innerhalb eines Tages ihre Grundfunktionen wiedererlangen. Sie verlieren also morgens um 9 einen Arm, und nur weil jemand ein paar Sekunden oder vielleicht eine Minute lang Antibiotika aufträgt, sind sie gegen 15 Uhr wieder nützlich
    Gemeint ist keine Regeneration, sondern dass sie ohne Gliedmaßen herumlaufen und sich so normal wie möglich verhalten

  • Worin unterscheiden sich selbst hergestellte Antibiotika von T-Zellen oder Antikörpern?

    • T-Zellen sind eine Art von Zellen, also können sie sich bewegen und aktiv werden. Antikörper sind kleine Proteine, die von Zellen hergestellt werden und sich meist an etwas binden, um dem Immunsystem bei der Arbeit zu helfen
      Antibiotika sind Moleküle, die man in den Körper einbringt, damit sie gezielt Krankheitserreger töten
      Deshalb sind es unterschiedliche Begriffe. Aus einer anderen Perspektive würde man diese Moleküle wahrscheinlich Antibiotika nennen, wenn sie als Medikament verwendet würden
    • Antibiotika sind einfache Chemikalien, die Bakterien töten. Die Bedingung ist nur, dass sie möglichst nicht auch den Patienten töten

  • „Die Ameisen beziehen dieses Antibiotikum aus der Metapleuraldrüse“
    Es ist wirklich erstaunlich, dass durch natürliche Selektion überhaupt eine solche Drüse entstanden ist und dass sie mehr als 112 Bestandteile produziert, von Antibiotika bis zu anderen Chemikalien.
    Die Grundtheorie, dass „zufällige Mutationen“ und Fehler beim Kopieren der Ameisen-DNA diesen Sekretbeutel hervorgebracht haben, wirkt auf mich extrem seltsam. Ich stelle mir vor, als hätte die erste Ameise wie der „Mule“ aus Foundation Chemikalien eingeführt, um zu „kontrollieren und zu erobern“.
    Es scheint, als gäbe es selbst innerhalb der „zufälligen Mutation“ irgendeinen eingebauten Lernmechanismus.

    • Ja, Evolution ist manchmal erstaunlich. Eigentlich meistens. Aber aus der Sicht eines Laien wirkt es oft nicht mehr so zufällig oder unglaubwürdig, wie es zunächst erscheint, sobald der Kontext klarer wird und sich die Puzzleteile zusammenfügen.
      Dass Ameisen wie Menschen ein Mikrobiom haben und dass dieses Mikrobiom verschiedene antimikrobielle und antibiotische Verbindungen sowie andere bioaktive Moleküle erzeugt, die Ameisen nutzen können, scheint schon lange bekannt zu sein [1]. Diese Arbeit legt nahe, dass auch andere Drüsen solche antimikrobiellen Verbindungen speichern und absondern.
      Daher ist es gut möglich, dass antimikrobielle Verbindungen aus dem Mikrobiom sowie die Mechanismen zu ihrer Speicherung und Ausschüttung in Drüsen schon existierten, bevor sich diese spezialisierte Metapleuraldrüse entwickelte.
      Diese spezielle Drüse wird sehr häufig beim Putzverhalten eingesetzt. Wenn Ameisen sich selbst, andere Individuen, die Königin, Larven oder bei Blattschneiderameisen sogar die Pilzkolonie pflegen, können sie vor dem Putzen an der Metapleuraldrüse reiben, antimikrobielle Mittel und Antibiotika auftragen und so das Infektionsrisiko senken.
      Wahrscheinlich existierte auch das Putzverhalten schon vor dieser Drüse, und fast sicher waren dabei auch Sekrete anderer Drüsen beteiligt. Mir fallen dabei vor allem Speichel oder ein ameisenäquivalentes Sekret ein, um alte Pheromone oder Rückstände, die die Signalübertragung stören, „wegzuwischen“.
      Man kann also sagen, dass die Bausteine für dieses recht spezialisierte Organ und Verhalten schon weitgehend unabhängig voneinander vorhanden waren. Das ist allerdings nur eine Erzählung, die sich aus der Lektüre und Spekulation eines Laien ergibt, und soll nicht als wissenschaftliche Tatsache dargestellt werden.
      Ich bin außerdem weder Biologe noch Experte für Evolution oder Genetik, aber soweit ich es verstehe, gilt Evolution nicht mehr streng als etwas, das ausschließlich auf zufälligen Mutationen beruht. Es gibt zum Beispiel viele Hinweise darauf, dass epigenetische Veränderungen als Reaktion auf Umwelt und innere Prozesse auftreten können, dass sie vererbbar sind und über mehrere vorgeschlagene Mechanismen zu einem dauerhaften Teil des Genoms werden können.
      „Es gibt inzwischen gute Belege dafür, dass epigenetische Vererbung weit verbreitet ist und an adaptiver Evolution sowie Makroevolution beteiligt ist. Viele evolutionäre Folgen epigenetischer Vererbung eröffnen neue Forschungsfelder und sprechen dafür, die evolutionäre Synthese über das gegenwärtige neodarwinistische Modell hinaus zu erweitern.“
      Das Abstract einer anderen Arbeit geht ausführlicher darauf ein, wie Epigenetik die Evolution direkt und indirekt beeinflussen kann. Abgesehen von den groben Linien geht das meiste jedoch über mein Verständnis hinaus [3].
      [1] - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1634922/
      [2] - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5566804/
      [3] - https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2020.011...

  • Ich führe in der Küche einen ständigen Krieg gegen Ameisen, und sie sind wirklich hartnäckige Biester; das Einzige, was bei mir tatsächlich hilft, ist, die Küche absolut sauber zu halten.

    • Plot Twist: Die Ameisen bevorzugen einfach aus ästhetischen Gründen Sauberkeit und haben dein Verhalten manipuliert, damit du ihnen eine saubere Küche verschaffst.
    • In meiner Gegend ist Monomorium pharaonis eine invasive Art, und in der Stadt gibt es viele Obstbäume, vor allem Kirschen und Pflaumensorten.
      Stell einfach die folgende Mischung in einen flachen Deckel oder kleinen Teller neben den Eintrittspunkt der Ameisen:
      Borax 1
      Zucker 3
      warmes Wasser 15
      Wenn es ausreichend verdünnt ist, fressen die Ameisen die Mischung und tragen sie in die Kolonie. Nach ein paar Tagen sollte das langsam wirkende Gift beginnen, die Population zu verringern.
      Wenn ein Pfad erst einmal chemisch markiert ist, ist es tatsächlich sehr schwer, Ameisen fernzuhalten, und wenn man den Müll nicht beseitigen kann, werden sie wieder angelockt.
      Es hilft auch, die umliegenden Außenstrukturen mit kalzinierter Diatomeenerde in Wasser behandelt zu besprühen, um alles mit Chitin-Exoskelett zu reduzieren. Wenn die Kolonie an ein Tunnelsystem angeschlossen ist, kann das wirksam sein.
      Viel Glück.
    • Leider funktioniert das nicht immer. Unser Haus ist makellos sauber, so sauber, dass man keine Essensreste finden könnte, und trotzdem kommen immer wieder Ameisen herein. Der Grund ist Wasser.
      Sie gehen an den Spülkasten der Toilette, an den Wassernapf der Katze, an Blumenvasen und sogar an meinen Becher und sind ausschließlich auf Wasser aus. Ich habe im Haus noch nie gesehen, dass Ameisen irgendein Essen abtransportieren, und selbst am Katzenfutter scheinen sie nicht interessiert zu sein, aber Wasser finden sie immer. Ich frage mich, wie sie mit so einer kalorienarmen Ernährung überhaupt durchkommen.
      Es war ziemlich mühsam, alle Eintrittsstellen mit Silikon abzudichten, aber bisher scheint das die wirksamste Maßnahme zu sein.
    • Wie so oft stimmt der Satz, dass Vorbeugung besser ist als Behandlung :-)
    • Mit Ameisenködern, die Hydramethylnon enthalten, hatte ich sehr gute Ergebnisse.
      Ich habe einfach ein paar Köderstationen in den Raum gestellt, in dem die Ameisen waren, und am nächsten Tag waren sie weg, und das ist nun seit fast drei Jahren so geblieben.

  • Das ist sicher nicht direkt verwandt, aber es erinnert mich an meinen Hund. Wenn ich einen Papierschnitt habe oder die Haut an meinen Händen durch ein Ekzem trocken wird, versucht er, die Stelle ständig zu lecken, sobald er die Wunde oder beschädigte Haut riecht. Fast so, als wollte er sie sauber machen? Es ist mein erster Hund, daher habe ich nie richtig nachgeschaut, warum er das tut.
    Natürlich sind im Maul eines Hundes viele Keime, deshalb wasche ich mir danach immer sehr gründlich die Hände mit Seife.
    Ich finde es einfach ziemlich interessant.

    • Bei einer Wunde am Hund selbst ist das ziemlich hilfreich, um Infektionen vorzubeugen.
      Bei einer Wunde an dir selbst ist das dagegen ein guter Weg, damit sie sich infiziert und dir Gliedmaßen amputiert werden müssen.
      https://people.com/human-interest/man-who-lost-arms-legs-nos...
    • Ja, deshalb machen Hunde das so. Die Redewendung „seine Wunden lecken“ kommt genau von diesem Verhalten. Viele Tiere tun das.
    • Speichel kann Wunden ausspülen und enthält antimikrobielle Stoffe und weiße Blutkörperchen.
    • Wölfe machen das auch.

  • conspecific bedeutet ein Individuum derselben Art