Die Marionettenspieler - Gehirn & Geist

Manche Parasiten machen selbst vor dem Gehirn nicht Halt. Sie befallen das
Gehirn verschiedener Wirtstiere und manipulieren deren Verhalten. Auch der Mensch
ist vor solchen Attacken nicht gefeit.

Heuschrecken mögen Wasser nicht. Das hängt nicht unwesentlich damit zusammen, dass sie nicht schwimmen können. Trotzdem treibt es Hunderte, Tausende von ihnen zwanghaft ins Wasser. Sobald ihr Körper die Wasseroberfläche berührt, schießt aus ihrem Hinterleib ein Wurm, zehnmal so lang wie sie selbst. Wie ein Marionettenspieler hat er die willenlose Heuschrecke in den Tod getrieben. Das Wasser ist sein Element, nur hier kann er sich fortpflanzen. Die Heuschrecke ist lediglich sein Transportmittel.


Parasiten haben sich stetig weiterentwickelt. In einem Rüstungswettlauf mit ihrem Wirt mussten sie ihre Techniken verfeinern, sich spezialisieren. Sie gehen raffinierter vor, gezielter. Nach Millionen Jahren der Evolution sind sie in der Schaltzentrale angelangt: Nirgendwo sonst können sie mehr Macht ausüben und mehr Schaden anrichten als im Gehirn ihres Wirts, dessen Charakter und Verhalten sie zu ihrem Nutzen manipulieren. Das Beunruhigende: Selbst der Mensch ist vor den Hirnparasiten nicht gefeit.


Kakerlaken - die widerstandsfähigsten Lebewesen der Erde. Selbst einen Atomangriff sollen sie überstehen können. Doch gegen Gehirnparasiten sind sie machtlos. Die grün-metallic schimmernde Juwelwespe Ampulex compressa verwandelt Kakerlaken in wehrlose Zombie-Sklaven und in ein Frischfleischdepot für ihre Nachkommen. Mit einem gezielten Stich ins Brustganglion der sich wild wehrenden Schabe setzt sie deren Vorderbeine kurzfristig außer Schach, so dass die Kakerlake dem zweiten, verheerenderen Stich nichts mehr entgegensetzen wird. Sensoren an der Seite ihres Giftstachels ermöglichen es der Juwelwespe ihren Stachel wie ein Endoskop durch das Exoskelett der Schabe direkt in das Gehirn zu steuern. Doch selbst dort spritzt sie das Gift nicht einfach wahllos, sondern manövriert den Stachel, bis sie jene Gehirnregion gefunden hat, die für den Fluchtreflex zuständig ist: das Protocerebrum. Eigentlich wäre es wie ein Kampf von David gegen Goliath, denn die zweieinhalb Mal kleinere Wespe wäre alleine nie in der Lage, ihre Beute zurück in ihr Versteck zu schleppen. Das Gift lähmt die Kakerlake jedoch nicht völlig, sondern verhindert lediglich, dass sie ihre Bewegungen willentlich steuern kann. „Die Wespe ergreift daraufhin kurzerhand die Fühler der Kakerlake und führt sie wie einen Hund an der Leine in ihr Nest“, erklärt der Neurobiologe Frederic Libersat von der israelischen Ben-Gurion University, der das raffinierte Spiel der Juwelwespe ausgiebigst erforscht hat.

Willig folgt die Schabe der Wespe in den dunklen Tunnel und bleibt dort artig am Fleck. Die Wespe klebt daraufhin an die Unterseite des Bauchs der zur Fügsamkeit verdammten Kakerlake ein Ei und verschließt den Nesteingang mit Kieseln. Die Schabe ist damit lebendig begraben. Es wird nicht lange dauern, bis die Wespenlarve ihren langsamen und grausamen Fraßmord beginnt. Im Innern der Kakerlake wächst sie heran. Acht Tage lang labt sie sich am Fleisch der Schabe und verstümmelt sie Stück für Stück, ohne ihre wichtigen Körperfunktionen zu beeinträchtigen. „Hätte die Wespe die Schabe sofort getötet, wäre sie schon nach einem Tag verwest und damit unbrauchbar“, so Libersat. Die Larve beginnt sogar im Innern der glücklosen Schabe einen Kokon zu spinnen, aus dem sie nach vier langen Wochen ausbrechen wird. Daraufhin beginnt der Zyklus von neuem. Libersat vermutet, dass das Gift der Wespe die Aktivität genau jener Neuronen reduziert, die den Neurotransmitter Octopamin ausscheiden. Octopamin ist bei wirbellosen Tieren für die Steuerung komplexer Verhaltensmuster wie Flucht, Aggressions- und Rückzugsverhalten verantwortlich, es hat damit die gleiche Funktion wie Noradrenalin bei Wirbeltieren, so Libersat. Spritzte er nämlich Octopamin direkt in das Gehirn der infizierten Kakerlaken, wurden diese wieder aus ihrem dunklen Dornröschenschlaf geweckt.


Im costa-ricanischen Regenwald treibt eine weitere Wespenart ihr Unwesen: die Schlupfwespe Hymenoepimecis argyraphaga. Während die Juwelwespe ihr Kakerlaken-Opfer lediglich in einen tranceähnlichen Zustand versetzt, ist die Verhaltensmanipulation der Schlupfwespe weitaus ausgeklügelter. Im dichten Grün des Urwalds führt die Radnetzspinne Plesiometa argyra ein sorgloses Leben. Ihre Tage verbringt sie damit, sich an den üppig vorhandenen Insekten zu laben und ihre perfekt symmetrischen Netze zu spinnen, auszubessern und zu verstärken. Doch sollte die Spinne Opfer der Hymenoepimecis argyraphaga-Wespe werden, sind ihre Tage gezählt: Die Jägerin wird zur Gejagten. Die Wespe betäubt die Spinne kurzfristig, um ihre Eier sorgfältig in den Hinterleib der Spinne einzupflanzen. Sobald die Spinne wieder zu sich kommt, geht sie über mehrere Wochen hinweg ihren normalen Tätigkeiten nach – spinnt perfekt symmetrische Netze, bessert aus, verstärkt. Nach zwei Wochen injizieren die Larven jedoch eine weitere, bislang unbekannte Substanz, mit der sie das Nervensystem der Spinne in ihre Gewalt bringen und ihr Verhalten gespenstisch verändern werden. Plötzlich baut sie ein Netz, das sich drastisch von jenen Netzen unterscheidet, die sie normalerweise spinnt, sich in seiner Architektur aber perfekt für den Wespennachwuchses eigenen wird. Die im Wespengift enthaltenen psychoaktiven Substanzen führen dazu, dass die Spinne wie besessen im Frühstadium des Netzbaus steckenbleibt und den einmal begonnen Abschnitt immer wieder von neuem spinnt, so dass sie anstatt eines flachen, runden Netzes eine verstärkte feste Plattform webt. Für die Sklavenarbeit bedanken sich die Wespen mit einem giftigen Geschenk: sie injizieren ein letztes Mal ihr Gift, das sofort zum Tod führt. Dann fressen sie die Spinne in aller Ruhe auf. So gestärkt spinnen sie ihren Kokon auf der Plattform, die sie perfekt gegen Wind, Regen und Angriffe von Ameisen schützen wird. Ein normales Radnetz wäre niemals stark genug gewesen, um den Kokon zu halten und wäre bei heftigem Regen sofort zerstört worden.

Der Ethologe William Eberhard von der Universidad de Costa Rica war einer der ersten Wissenschaftler, der dieses spannende Drama aufzeichnete und studierte. Er vermutet, dass die Wespe gezielt jene neuronalen Programme einer Gehirnwäsche unterzieht, die die Routine des Netzwebens steuern. „Wir haben es mit einer sehr schnell wirkenden chemischen Substanz zu tun, deren Wirkung sich allerdings erst nach und nach manifestiert“, erklärt Eberhard. Denn selbst wenn er in Versuchen die Larven von ihren achtbeinigen Opfern entfernte, werkelten diese fleißig weiter und produzierten ihre bizarren Netzschöpfungen. Erst nach einigen Tagen kehrten sie zu ihren gängigen Netzpraktiken zurück. „Es ist faszinierend, dass die Wespenlarven ganz bestimmte Schritte des Netzbaus unterdrücken, so dass für sie ein Netz entsteht, dass perfekt auf ihre Bedürfnisse abgestimmt ist“, so Eberhard.


Ein Klassiker in der Forschung von Gehirnparasiten ist der Kleine Leberegel. Seine Manipulation ist abhängig von der Tageszeit. Nur bei Dämmerung und Dunkelheit herrscht er über seinen Zwischenwirt, die Ameise. Sobald die Abenddämmerung anbricht, beginnt das erbarmungslose Spiel des Parasiten. Wie von einer unsichtbaren Macht gelenkt, verlassen die mit Leberegeln infizierten Ameisen die Sicherheit ihres Nests, krabbeln bis zur Spitze eines Grashalms und warten. Sie wissen nicht, worauf sie warten, doch der in ihrem Gehirn nistende Leberegel weiß es durchaus. Sein eigentliches Ziel ist, wie bereits sein Name nahelegt, die Leber eines Schafs. Auf der Spitze der Grashalme sitzen die Ameisen nun wie auf einem Präsentierteller. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis sie von einem Schaf verschlungen werden - und mit ihnen der Leberegel. Wird der Ameise allerdings der Tod erspart, wandert sie wieder zurück ins Nest - als wäre nichts gewesen - nur um in der folgenden Nacht von Neuem aufzubrechen. Und Ameisen haben noch einen weiteren Parasiten zu fürchten, der nach ähnlichem Prinzip arbeitet: Cordyceps-Pilze. Sobald der Pilz von einer Ameise eingeatmet wird, sendet er Chemikalien aus, die ihren Orientierungssinn manipulieren. Die Ameise krabbelt daraufhin in die Krone eines Baums und verbeißt sich dort. Der Pilz beginnt derweil im Körper der Ameise zu wachsen, bis er durch den Chitinpanzer bricht. Die Position der sterbenden Ameise in den Wipfeln der Bäume erleichtert es dem Pilz nun, seine Sporen im ganzen Wald zu verteilen.


Kaum ein Insekt versteht sich darauf, seine Opfer so langfristig zu versklaven, wie die Brackwespe Glyptapanteles. Ihre Opfer sind junge Schmetterlings-Raupen. Um die 80 Eier spritzt sie in den Körper der kleinen Raupen. Sobald sie  ausgereift sind, fressen sie sich durch die Haut der Raupe und bauen sich an einem nahegelegenen Zweig einen Kokon. Doch mit der Sklavenarbeit der Raupe ist es damit noch nicht getan, auf ihr endgültiges Todesurteil muss sie noch warten. Anstatt wieder ihren normalen Raupentätigkeiten nachzugehen, krümmt sie sich wie ein schützender Schirm über den Kokon ihrer Peiniger, ohne sich zu bewegen oder sich zu ernähren. Sobald sich jedoch ein Fressfeind wie etwa eine Stinkwanze nähert, schlägt die Zombie-Raupe wie eine lebende Peitsche mit ihrem ganzen Körper aus. In mehr als der Hälfte ihrer Verteidigungsversuche ist sie damit auch erfolgreich. 400 mit Parasiten-Wespen befallene Raupen platzierte der Biologe Arne Janssen von der Universität Amsterdam in Brasilien in Guavenbäume. Nachdem die Larven ihre Kokons gesponnen hatten, entfernte er die Hälfte der Raupen-Bodyguards. Und tatsächlich: Die manipulative Strategie der Brackwespe war erfolgreich - die Überlebenschance der bewachten Kokons war doppelt so hoch wie die der Kokons die keine Raupen-Beschützer hatten. Wie aber konnten die Wespen das Verhalten der Raupe beeinflussen, obwohl sie sich gar nicht mehr in deren Körper befanden, fragte sich Janssen. Hatten sie womöglich etwas im Körper der Raupe zurückgelassen, das die Raupe weiterhin kontrollierte? „Als wir die Raupen sezierten, fanden wir jeweils ein oder zwei Wespenlarven, die in der Raupe zurückgeblieben waren, selbst als der Rest der Brut bereits einen Kokon gesponnen hatte“, erklärt Janssen. Es ist also anzunehmen, dass sich diese Zurückgelassenen für ihre Geschwister geopfert haben, um die Raupe weiterhin zu kontrollieren.


Doch während die Verhaltenskontrolle von Tieren durch Parasiten faszinierend ist und seit längerem erforscht wird, erscheint die Möglichkeit, dass sogar der Mensch Opfer der winzigen Gehirnwäscher werden könnte, erst einmal abstrus und wie der Feder eines Science-Fiction-Autors entsprungen. Doch es gibt einen Erreger, der angeblich sogar das Verhalten von Menschen bestimmt: Toxoplasma gondii. Einen Name machte sich der Parasit dadurch, dass sich infizierte Mäuse magisch von Katzen angezogen fühlen. Wie ihm das gelingt, ist immer noch nicht ganz verstanden. Allerdings zeigen infizierte Mäuse erhöhte Dopaminwerte, was im Zusammenhang mit dem Neugierverhalten stehen soll. Eine raffinierte Strategie ist es aber allemal, schließlich kann der Erreger seinen Lebenszyklus nur in Katzen vollenden.


Als in den frühen 90ern der damals 34jährige Prager Evolutionsbiologe Jaroslav Flegr erstmals das bislang Undenkbare aussprach und die These aufstellte, dass Toxoplasmose nicht nur in Mäusehirnen sein Unwesen treibe, sondern auch die menschliche Psyche aus dem Gleichgewicht bringen könne, gab es Aufregung in Fachkreisen. Die Medienmaschinerie wurde ins Rollen gebracht. „Beim Menschen verändern latente Infektionen mit dem Parasiten langfristig die Persönlichkeit”, so behauptet Flegr. Infizierte Frauen seien so etwa intelligenter, offener und warmherziger, Männer dagegen weniger intelligent, eifersüchtiger und rebellischer. Flegr konnte in weiteren Untersuchungen sogar feststellen, dass Toxoplasmose-Infizierte eher in Verkehrsunfälle verwickelt sind, vermutlich weil einerseits ihre Risikobereitschaft zunimmt, gleichzeitig die Reaktionsfähigkeit aber abnimmt – ähnlich wie bei den selbstmörderischen Mäusen. Auf den ersten Blick scheint dieser Zusammenhang grotesk, schließlich fällt der Mensch ja gewöhnlich nicht ins Beuteschema von Katzen und eine Manipulation des Menschen durch den Parasiten wäre daher evolutionärer Widersinn. Doch Flegr bleibt zuversichtlich: Schließlich, so sagt er, wurden wir in unserer evolutionären Vergangenheit durchaus das Opfer von Großkatzen. „Parasiten merken überdies nicht immer, dass ihr jeweiliger Wirt eine Sackgasse für sie bedeutet und werden ihre neurophysiologischen Tricks dennoch ausspielen“, so Flegr. Eine derart gewagte These konnte, durfte einfach nicht stimmen. Doch Flegrs Statistik war wasserdicht. Tausende Menschen hatte er befragt. Allerdings, so gibt er zu, handelt es sich bislang nur um Korrelationen, nicht aber um eindeutig nachweisebare kausale Zusammenhänge. Dafür müssten erst die genauen biochemischen Prozesse im Gehirn untersucht werden, die zu den Persönlichkeitsveränderungen führen. Doch Flegr bleibt überzeugt: „Die Menschen verändern sich umso stärker, je länger sie infiziert sind.“  Als Flegrs Thesen wieder in Vergessenheit zu geraten drohten, rührte der Parasitenforscher Kevin Lafferty von der University of California durch eine Veröffentlichung im angesehenen Fachmagazin Proceedings of the Royal Society B das öffentliche Interesse um Toxoplasmose wieder auf. Lafferty glaubt nachweisen zu können, dass das Wirken des nur wenige Mikrometer großen Einzellers nicht nur individuelle Persönlichkeitsunterschiede, sondern sogar Charakterunterschiede zwischen den Kulturkreisen erklären könne. Deutscher Ordnungssinn, italienisches Machogehabe, all das das Machwerk von Toxoplasma gondii?


Toxoplasmose ist einer der weitverbreitetsten Erreger der Welt. Je nach Region sind 15 bis 85 Prozent der Menschen damit infiziert, in der Regel jedoch ohne erkennbare Folgen - obwohl die Parasiten praktisch immer Zysten im Gehirn bilden. Infizieren kann man sich über unzureichend gekochtes Fleisch oder über den direkten Kontakt mit Katzenkot. Es häufen sich derzeit jedoch Hinweise, dass es auch einen Zusammenhang zwischen Toxoplasmose und Schizophrenie gäbe. Ein Team um den Schizophrenieexperten Edwin Fuller Torrey vom Stanley Medical Research Institute fand zum Beispiel bei schizophrenen Patienten zweimal so häufig Toxoplasmose-Antikörper im Blut. Und als Torrey mit Toxoplasmose infizierte menschliche Zellen in Petrischalen mit dem bei Schizophrenie eingesetzten Antipsychotikum Haloperidol behandelte, blockierte dies das Wachstum des Parasiten. Die Schizophrenie-Medikamente konnten sogar bei infizierten Ratten die natürliche Angst gegenüber Katzenurin wiederherstellen und waren letztlich so effektiv wie das Toxoplasmose-Medikament Pyrimethamine.


Doch nicht nur Toxoplasmose hat es auf menschliche Neurone
n abgesehen, auch der Tollwut-Virus ist ein Gehirn-Parasit. Er sichert sich seine Zukunft dadurch, dass er genau jene Neuronen infiziert, die seine Opfer aggressiv machen, so dass diese wiederum eigene Opfer aufspüren und so den Tollwut-Teufelskreis am Laufen halten. Das gleiche gilt für Syphilis, die durch sexuellen Kontakt übertragen wird. Das Bakterium sorgt dafür, dass sein Wirt sexuell aktiver wird und sichert so seine Weiterverbreitung. Ein Zufall?


Wir sind fest überzeugt, das höchst entwickelte Lebewesen zu sein. Wie aber lässt es sich erklären, dass es Parasiten sind, die genau das zu kontrollieren vermögen, was den Menschen ausmacht und angeblich an die Spitze der Evolution stellt? Auch der Parasitenexperte Frederic Libersat glaubt, dass Parasiten mehr als nur hirnlose Insekten und Mikroben sind: „Manche Parasiten scheinen mehr über die Arbeitsweise des Gehirns zu wissen als alle Neurowissenschaftler zusammen.“ Allerdings wird es den Parasiten nicht gerade schwer gemacht. Die Arbeitsweise des Gehirns öffnet ihnen Tür und Tor. Unsere neuronalen Netzwerke müssen sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anpassen. Dank Neuromodulatoren ist das auch kein Problem. Sie ermöglichen es uns, flexibel auf neue Herausforderungen zu reagieren. Doch es gibt eine Kehrseite der Medaille. Die Flexibilität des Gehirns ist auch seine Achillesferse. Parasiten könnten sich in unser Gehirn hacken, indem sie die gleichen Neuromodulatoren nutzen, ohne dass ihre Anwesenheit bemerkt wird. Entweder sie produzieren selbst Neurotransmitter, um das neuronale Netzwerk ihres Wirts zu überlisten oder aber sie manipulieren einfach die Neurotransmitter-Produktion ihres unfreiwilligen Gastgebers. Letzteres wäre die weitaus energiesparendere Variante für den Parasiten. Da die von den Parasiten ausgeschiedenen Chemikalien oft mit jenen des Wirts identisch sind, fällt es Wissenschaftlern immer noch schwer zu entscheiden, ob das Verhalten eines Wirts eine direkte Folge der Manipulation eines Parasiten ist oder vielmehr das Resultat einer Immunantwort. Insgesamt ist es wahrscheinlicher, dass der Parasit die Produktion von Neuromodulatoren beim Wirt anregt, als dass er die Stoffe selbst herstellt. „Der Parasit müsste eine sehr hohe Konzentration eines Neurotransmitters produzieren, damit dieser die Blut-Gehirnschranke überwinden kann“, gibt die Tierphysiologin Shelley Adamo von der Dalhousie Universität zu bedenken. Es gibt aber natürlich auch Parasiten, die sich gleich direkt im Gehirn einnisten, wie etwa der Toxoplasmose-Erreger. Vor solchen Parasiten müssen wir uns besonders fürchten. Denn einmal im Gehirn angekommen, leben die Parasiten wie im Paradies. Nährstoffe und Sauerstoff gibt es in Hülle und Fülle und vor den Angriffen des Immunsystems sind die Parasiten dort weitgehend geschützt.

 

Doch Parasiten bedeuten nicht nur Tod und Zerstörung. Cordyceps, der grausame Pilz, der durch die Haut der Ameisen bricht, ist etwa die Quelle für Closporin, ein wichtiges Antibiotikum. Die von Hakenwürmern produzierten Moleküle werden in Medikamenten zur Blutverdünnung eingesetzt. Pärchenegel wiederum verstecken sich unglaublich geschickt vor unserem Immunsystem. Wüssten wir zum Beispiel, wie sie das tun, wären Organtransplantationen kein Problem mehr. Und damit nicht genug. Parasiten haben mehr mit uns gemein, als wir dies auf den ersten Blick vermuten würden. Es ist zum Beispiel bekannt, dass es Parasiten gibt, die Viren-DNA in die DNA ihres Wirts einfügen und auf diese Weise dessen Verhalten steuern. Auch das Genom des Menschen ist mit derartiger DNA gespickt. So beunruhigend dieser Gedanke auch sein mag: Parasiten haben uns möglicherweise zu dem gemacht, was wir heute sind.


Das Wettrüsten zwischen Mensch und Parasit wird weitergehen. Doch es ist davon auszugehen, dass die Parasiten aufgrund ihrer kurzen Generationsdauer höher hinaus könnten, wenn sie nur wollten. Schließlich findet besonders bei mikroskopischen Parasiten Evolution im Schnellschritt statt. Aber das Gewinnen des Wettrüstens ist nicht im Interesse der Parasiten, schließlich würden sie dann ebenso sterben wie ihr Wirt. Stattdessen geht es vielmehr darum, dem Verteidigungssystem des Wirts immer einen kleinen, aber feinen Schritt voraus zu sein.

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