„Sie verfügen über ein sehr ausgeklügeltes System, um gefährliche und manchmal tödliche Infektionen mit bemerkenswerter Wirksamkeit zu bekämpfen“, sagt Erik Frank, Wissenschaftler am Lehrstuhl für Tierökologie und Tropenbiologie der Universität Würzburg, und nennt eine Heilungsrate von fast 90 Prozent bei den Ameisen. „Von diesen winzigen Lebewesen können wir viel lernen.“
Frank und seine Kollegen untersuchten, wie die Ameisen antimikrobielle Substanzen produzieren und diese auf die Wunden ihrer Artgenossen auftragen, und berichteten kürzlich über ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications.
Ihre Forschung konzentrierte sich auf infizierte Ameisen Pseudomonas aeruginosa, ein virulentes und oft arzneimittelresistentes Bakterium, das bei Ameisenverletzungen häufig vorkommt. Es ist derselbe Mikroorganismus, der letztes Jahr in den Vereinigten Staaten menschliche Augentropfen verunreinigte und zu Blindheit und Tod führte.
Erkenntnisse über das Verhalten der Ameisen könnten Auswirkungen auf den Menschen haben, sagen Wissenschaftler, insbesondere im Hinblick auf arzneimittelresistente Bakterien, eine wachsende Bedrohung, die die Behandlung bestimmter Infektionen erschwert.
„Hier besteht großes Potenzial für Analysen von Pharmaunternehmen oder anderen Wissenschaftlern in diesen Bereichen, um dies weiter zu untersuchen“, sagt Frank. „Wir haben ein Szenario, das unserem eigenen unglaublich ähnlich ist: ein Tier mit einer infizierten Wunde und ein anderes Tier, das sie behandelt. Angesichts des gleichen Problems sollten die Lösungen, die diese Ameisen gefunden haben, bis zu einem gewissen Grad auf unser eigenes System übertragbar sein.“
Die Geschichte ist reich an Beispielen dafür, wie sich die Wissenschaft der Natur als Quelle menschlicher Therapeutika zuwendet. „Einige unserer nützlichsten und langlebigsten Antibiotika oder antiparasitären Wirkstoffe wurden erstmals aus natürlichen Quellen entdeckt“, sagt Peter Hotez, Dekan der National School of Tropical Medicine am Baylor College of Medicine und Co-Direktor des Texas Children’s Hospital Center für Vaccine Development, der nicht an der Studie beteiligt war.
Dazu gehören das Antibiotikum Streptomycin und das antiparasitäre Ivermectin, beide aus dem Boden isoliert; Bakteriophagen, Viren, die in Abwässern, Böden, Abwässern und Tierdärmen vorkommen und für den Menschen harmlos sind, aber Bakterien abtöten; und antimikrobielle Magainin-Peptide, gewonnen aus der Haut des afrikanischen Krallenfrosches.
„Der Magainin-Fall basierte zum Teil auf der Beobachtung einer schnellen Heilung der Froschhaut, was sich nicht allzu sehr von der Entdeckung der Ameise unterschied“, sagt Hotez. „Es stellt sich also heraus, dass die Beobachtung antimikrobieller Substanzen aus Naturprodukten ein vielversprechender Weg für die Entdeckung neuer Antiinfektiva ist.“
Die Ameisen produzieren bei der Behandlung infizierter Wunden eine Substanz aus 100 chemischen Verbindungen und 41 Proteinen, die ihnen „einen vielseitigen Ansatz ermöglicht, wie ein Breitbandantibiotikum“, sagt Frank. „Ich glaube, dass einige dieser Verbindungen sicherlich auch in unserem eigenen medizinischen System Verwendung finden könnten.“
Ein noch nie zuvor gesehenes Protein in den Sekreten „war bei weitem am häufigsten“, sagt er und fügt hinzu: „Ich wette, dass dieses eine Protein bei der Behandlung infizierter Wunden etwas Besonderes ist.“
Die Ameisen, benannt nach dem Matabele-Stamm im südlichen Afrika, jagen mit militärischer Präzision. Zuerst findet ein Späher die Termiten, dann kehrt er zum Nest zurück und rekrutiert bis zu 800 Ameisensoldaten.
Sie folgen dem Späher in Kolonnenformation und versammeln sich dann zum Angriff. Nur etwa fünf bis zehn Ameisen werden verletzt, was „vielleicht nicht viel klingt“, sagt Frank, aber die Zahl kann schnell ansteigen, „da diese Ameisen bis zu fünf Mal am Tag auf die Jagd gehen können.“ Das könnten 1.000 in einem Monat sein, was nicht unerheblich sei, da die Kolonien aus nicht mehr als 2.000 bestehen, sagt er.
„Ameisen haben ein spezielles chemisches Profil auf ihrer Kutikula, an dem sie sich gegenseitig erkennen“, erklärt Frank und vergleicht es mit einer Uniform mit „Medaillen“, die die Königin, Sammlerinnen, Krankenschwestern und Personen mit anderen Berufen identifizieren und den Zustand signalisieren einer Verletzung. Dadurch können sie erkennen, wann eine Ameise verletzt ist und ob ihr Immunsystem eine Infektion bekämpft, so Frank.
Die Ameisen extrahieren das antibiotische Material aus der Mittelpleuraldrüse, die sich seitlich an ihrem Brustkorb befindet. „Stellen Sie sich die Metapleuraldrüse wie eine Art Tasche vor, etwa auf der gleichen Höhe wie die Taschen einer Hose“, sagt Frank. „Um sie auf eine Wunde aufzutragen, greift die Ameise mit ihren Vorderbeinen in diese Tasche, sammelt das Sekret an ihren ‚Händen‘ und leckt es dann von den Händen, um es in ihrem Mund anzusammeln. Sobald sie genug von ihrem Sekret im Mund haben, beginnen sie, die Wunde zu lecken.“
Robert T. Schooley, Spezialist für Infektionskrankheiten und Phagenexperte an der University of California in San Diego, sagt, dass die Studie „sehr deutlich auf die Macht der Evolution sowohl auf gesellschaftlicher als auch auf individueller Ebene hinweist.“ Gesellschaften sind erfolgreich, wenn sie ihre Schwächsten schützen.“ Schooley war nicht an der Forschung beteiligt.
„Zusätzliche Arbeiten könnten Erkenntnisse liefern, die zu antimikrobiellen Mitteln führen, die in der Human- und Veterinärmedizin nützlich sind“, sagt Schooley, obwohl „die Verbindungen topisch angewendet werden und nicht klar ist, welche Toxizitäten bei systemischer Verabreichung auftreten könnten.“
Die Forscher möchten mehr Proben für die weitere Analyse sammeln, obwohl sich dies als schwierig erweisen könnte, da der Ort der ersten Feldarbeit – im Norden der Elfenbeinküste – jetzt einer terroristischen Bedrohung ausgesetzt ist, sagt Frank. „Ich versuche einen Workaround zu finden, indem einige Einheimische mir helfen, die Ameisen einzusammeln und sie nach Deutschland zu schicken“, sagt er.
Ameisen führen „Triage“ durch
Das Sozialverhalten der Ameisen erregte seine Aufmerksamkeit erstmals, nachdem er versehentlich eine Ameisenjagdgesellschaft überfahren hatte.
„Ich stieg sofort aus dem Auto, um zu sehen, wie es den Ameisen ging“, erinnert er sich. „Es war ein riesiges Durcheinander, die Ameisen rannten hektisch umher. Sie suchten aber auch nach Verletzten, holten diejenigen ab und trugen sie zurück, die noch zu retten waren. Zu meiner Überraschung ließen sie die Ameisen zurück, die zu schwer verletzt waren. Sie führten eine Art Triage durch.“
Sein Team untersucht auch Armeeameisen in Costa Rica und einige europäische Ameisenarten – und findet ähnliche Ansätze zur Wundversorgung – und hofft, auch andere soziale Insekten wie Bienen einzubeziehen. Er untersucht auch, wie Schimpansen Insekten zur Wundbehandlung nutzen. „Insgesamt denke ich, dass das Thema Wundversorgung im Tierreich frustrierend wenig erforscht ist und es noch viel zu entdecken gibt“, sagt er.