Einst als Nützling für den biologischen Pflanzenschutz eingeführt, verbreitet sich der Asiatische Marienkäfer (Harmonia axyridis) spätestens seit der Jahrtausendwende unkontrolliert in USA und Europa und vermehrt sich auch in Deutschland rasant.
Naturschützer befürchten, dass er heimische Marien- und andere Käferarten verdrängen wird.
Was das Tier so erfolgreich macht, haben nun Wissenschaftler der Universität Gießen und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena herausgefunden.
Neben einem stark antibiotischen Wirkstoff - dem Harmonin - und antimikrobiell wirkenden Peptiden enthält seine Körperflüssigkeit Mikrosporidien. Diese winzigen, pilzähnlichen Einzeller parasitieren Körperzellen und können ihren Wirt nachhaltig schädigen.
Der Asiatische Marienkäfer verfügt offenbar über eine Resistenz gegen diese Parasiten in seinem Körper. Gelangen sie aber in unsere heimischen Marienkäfer, können diese daran sterben. (Science, siehe unten).
Der Asiatische Marienkäfer wird zum Modellorganismus für biologische Invasionen
Wegen seiner filigranen und doch extrem variablen Musterung wird die Marienkäferart Harmonia axyridis auch als Harlekin-Käfer bezeichnet. Jedoch: Eine Narrengestalt ist dieses Tier nicht. Diese beispielsweise in China und Japan heimische und deshalb als Asiatischer Marienkäfer bekannte Käferart war Ende des letzten Jahrhunderts besonders in europäischen Gewächshauskulturen gegen Blattläuse eingesetzt worden, mit großem Erfolg: Das Tier kann täglich Hunderte von Blattläusen vertilgen, hinzu kommen andere Weichinsekten und Insekteneier. Inzwischen jedoch ist der "Biokiller" den Gewächshäusern entflohen und breitet sich massiv aus, wobei: Eine rasante und erfolgreiche Verbreitung und Vermehrung eines Neozoons - so die biologische Bezeichnung für eine Spezies, die erstmals in neue Habitate und Ökosysteme eindringt - ist bei Weitem nicht selbstverständlich. Meistens überlebt eine neu auftretende Art gar nicht oder ihre Populationsdichte bleibt gering, weil die angestammten und angepassten Lebensformen in ihrer ökologischen Nische die Oberhand behalten und interspezifische Konkurrenz für sich entscheiden können.
Harmonia axyridis jedoch, sobald in die Natur gelangt, dringt in alle Habitate ein, die besonders von blattlausfressenden Käferarten besetzt sind, und verdrängt diese Arten binnen kürzester Zeit. An vielen Orten ist der Eindringling inzwischen sesshaft geworden. Im Herbst treten auch in Deutschland große Schwärme des Käfers auf: Zu Hunderten suchen die Tiere insbesondere Häuser und andere geschützte Orte auf, um zu überwintern und können - neben der reinen Belästigung - beim Menschen auch allergische Reaktionen hervorrufen. Wenn Beutetiere knapp werden, kann der der Asiatische Marienkäfer aber beispielsweise auch auf Trauben als Ersatznahrung ausweichen, weshalb es ihn im Herbst regelmäßig zu den Weinreben zieht. Gelangen Marienkäfer in die Maische, können sie mit ihren chemischen Verteidigungssubstanzen in der Hämolymphe den Geschmack des Weins empfindlich beeinträchtigen.
Wie die meisten Marienkäferarten kann der Asiatische Marienkäfer, sobald er von möglichen Feinden bedroht wird, Hämolymphe reflexartig absondern - die Flüssigkeit enthält Giftstoffe und dient so der Abwehr. Ist das Geheimnis des Erfolgs des Asiatischen Marienkäfers in der Hämolymphe zu suchen?
Mikrosporidien, winzig kleine Parasiten, verleihen Harmonia axyridis den Erfolg, heimische Arten zu verdrängen
Die Hämolymphe von H. axyridis enthält, verglichen mit anderen Marienkäferarten, sehr viele verschiedene antibakteriell wirkende Peptide - kleine Eiweiße, mit denen sich das Insekt erfolgreich gegen Krankheitserreger wehrt. Andreas Vilcinskas von der Justus-Liebig-Universität Gießen hat sich zusammen mit Heiko Vogel vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Jena, diesem umfangreichen Immunsystem gewidmet und die Gene isolieren können, die das enorme antimikrobielle Repertoire kodieren. Weiterhin enthält die Hämolymphe einen speziellen Wirkstoff, Harmonin, der ebenfalls eine stark antibakterielle Wirkung zeigt und nur in H. axyridis in großer Menge vorkommt. Sowohl an den Eiweißen als auch an dem Wirkstoff ist die Medizin interessiert, denn sie versprechen die Entwicklung neuartiger Antibiotika, auch gegen Malaria.
Infiziert man H. axyridis und seinen in Deutschland heimischen Verwandten Coccinella septempunctata (Siebenpunkt-Marienkäfer) mit krankheitserregenden Bakterien, stellt sich heraus: Beide Käferarten bilden antibakterielle Peptide. Der Asiatische Marienkäfer aber, sobald mit Krankheitserregern konfrontiert, schaltet von allgemeiner Hygiene mittels Harmonin auf effektive Abwehr mittels Dutzender Peptide um. "Jedoch ist das immer noch keine Antwort auf die Frage: Reicht allein ein starkes Immunsystem gegen Pathogene aus, weltweit Habitate anderer Käferarten zu erobern? Kann der Harmonia-Käfer andere Arten verdrängen, indem er im Falle des Auftretens von Pathogenen einfach nur besser überlebt als die konkurrierenden Mitbewohner des Habitats - oder spielen andere wichtige Faktoren eine Rolle?", so Heiko Vogel.
Obwohl Marienkäfer generell um die gemeinsame Ressource "Blattlaus" konkurrieren, können sich die Käfer aber auch gegenseitig fressen. Diese Gewohnheit, intraguild predation genannt, ist ein wichtiger Faktor im Kampf der räuberisch lebenden Marienkäfer untereinander - vor allem auch gegen den sehr aggressiven Eindringling H. axyridis. Frisst H. axyridis einheimische Marienkäfer, passiert ihm - nichts. Im umgekehrten Fall aber sterben die einheimischen Marienkäfer. Wie kann das sein?
Ein Schlüsselexperiment brachte die Antwort. In der Hämolymphe von H. axyridis befindet sich, neben Harmonin und antimikrobiellen Peptiden, noch ein drittes Arsenal: Biowaffen namens Mikrosporidien. Mit diesen winzigen Sporen kann der Eindringling andere Käferarten infizieren, vor allem wohl durch das unter Marienkäfern übliche Fressen von Eiern und Larven anderer Arten. In ihrem Experiment injizierten die Wissenschaftler zunächst Harmonin in die Tiere der heimischen Marienkäferart C. septempunctata, stellten aber fest, dass die chemische Waffe die Insekten nicht beeinträchtigt. Die Injektion von Hämolymphe oder von gereinigten Mikrosporidien, gewonnen aus H. axyridis, rief jedoch die tödliche Wirkung hervor. Ein Blick durch das hochauflösende Mikroskop zeigte Unmengen kleiner Sporen im Blut des Asiatischen Marienkäfers, kleiner als die Hämatocyten. Diese Mikrosporidien-Sporen "keimen" und befallen Körperzellen von C. septempunctata, nicht jedoch in der Hämolymphe von H. axyridis. Der Asiatische Marienkäfer kann also die Biowaffen in seiner eigenen Körperflüssigkeit stilllegen - erst in fremden Käfern zünden sie. Zusammen mit seiner überragenden Immunität gegen Krankheitserreger könnte dies die Erklärung sein, weshalb der asiatische Eindringling so erfolgreich heimische Käferarten verdrängt. Jetzt ist es interessant, herauszufinden, wie der Asiatische Marienkäfer die Mikrosporidien in seiner Hämolymphe ruhig stellt. [JWK]
Pressemitteilung der Justus-Liebig-Universität Gießen:
Invasiver Marienkäfer nutzt Bio-Waffen
Asiatischer Marienkäfer verdrängt heimische Käfer mit Hilfe von Parasiten - Gießener Wissenschaftler veröffentlichen ihre Forschungsergebnisse in Science.
Als die Europäer die Neue Welt eroberten, hatten sie nicht nur Schwerter und Schusswaffen im Gepäck, sondern auch Krankheitserreger wie die Pocken. Letztere haben bei der indianischen Bevölkerung weit mehr Opfer gefordert und zur Ausrottung ganzer Stämme beigetragen als das überlegene Waffenarsenal. Auch bei invasiven Tieren, die sich weltweit ausbreiten, gibt es Parasiten, die wie biologische Waffen eingesetzt werden. Wie sich der Asiatische Marienkäfer erfolgreich gegen heimische Arten durchsetzt, berichten der Gießener Zoologe Prof. Dr. Andreas Vilcinskas und sein Team in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Science".
Das Forschungsobjekt der Gießener Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ist der in Asien beheimatete Marienkäfer Harmonia axyridis. Er wird zur biologischen Bekämpfung von Blattläusen in zahlreichen Ländern eingesetzt breitet sich unter anderem in Nordamerika und Europa als invasive Art aus. Dabei verdrängt er erfolgreich einheimische Marienkäfer. Prof. Vilcinskas entdeckte im Blut des Asiatischen Marienkäfers einzellige Parasiten (Mikrosporidien), gegen die der Träger offenbar resistent ist. Für heimische Marienkäfer endet eine Infektion mit diesen pilzähnlichen Parasiten jedoch tödlich. Sie können sich damit infizieren, wenn sie die Eier oder Larven des Asiatischen Marienkäfers fressen. Das kommt häufig vor, denn Marienkäfern dienen neben Blattläusen auch Larven und Eier von Artgenossen und Verwandten als Nahrung.
Im Asiatischen Marienkäfer haben die Gießener Forscherinnen und Forscher neben den Mikrosporidien eine Vielzahl von Abwehrmolekülen entdeckt, mit denen sich diese invasive Art gegen Krankheitserreger wehren kann. Diese Moleküle werden zurzeit im Rahmen des hessischen Exzellenzprogramms LOEWE im Hinblick auf die Entwicklung neuer Medikamente untersucht. So wurde aus dem "Blut" des Marienkäfers, der sogenannten Hämolymphe, eine Substanz mit dem Namen Harmonin isoliert. Das Harmonin ist sowohl gegen Tuberkulose- als auch gegen Malariaerreger wirksam.
Der Asiatische Marienkäfer verfügt über die höchste Anzahl antimikrobieller Peptide, die bisher bei Tieren nachgewiesen wurden. Das hat das Gießener Team gemeinsam mit Dr. Heiko Vogel vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena herausgefunden. Inwieweit dieses riesige Arsenal an antimikrobiellen Peptiden oder das Harmonin dafür verantwortlich sind, dass der Asiatische Marienkäfer gegen seine Mikrosporidien offenbar resistent ist, wird noch erforscht.
Zusatzinformationen:
Andreas Vilcinskas, Kilian Stoecker, Henrike Schmidtberg, Christian R. Röhrich, Heiko Vogel:
Invasive Harlequin Ladybird Carries Biological Weapons Against Native Competitors.
In: Science; Vol. 340 no. 6134 pp. 862-863, 17. Mai 2013, DOI 10.1126/science.1234032
Henrike Schmidtberg, Christian Röhrich, Heiko Vogel, Andreas Vilcinskas:
A switch from constitutive chemical defence to inducible innate immune responses in the invasive ladybird Harmonia axyridis.
In: Biology Letters; Vol. 9, Nr. 3, online veröffentlicht am 06. März 2013, DOI 10.1098/rsbl.2013.0006
Andreas Vilcinskas, Krishnendu Mukherjee, Heiko Vogel:
Expansion of the antimicrobial peptide repertoire in the invasive ladybird Harmonia axyridis.
In: Proceedings of the Royal Society of London Series B - Biological Sciences; Vol. 280, Nr. 1750, 07. Januar 2013, DOI 10.1098/rspb.2012.2113
Quelle: Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Jena
Aktualisiert am 17.05.2013.
Permalink: https://www.internetchemie.info/news/2013/may13/harmonia-axyridis.php
© 1996 - 2024 Internetchemie ChemLin