Blutmahlzeit stärkt Virenabwehr - Nahrungsspezifische Anpassungen bei Vampirfledermäusen

Vampirfledermaus, Brock Fenton.
Vampirfledermaus, Brock Fenton.

Vampirfledermäuse ernähren sich ausschließlich von Blut - eine einzigartige Lebeweise unter Säugetieren. Man vermutet schon lange, dass im Laufe der Evolution hochspezifische Anpassungen zu dieser Lebensweise geführt haben, sichtbar im Genom dieser Tiere.

Auch die Gemeinschaft von Mikroorganismen in ihrem Verdauungstrakt, das Mikrobiom, spielt eine wesentliche Rolle beim Verdauen von Blut.

Wie stark beeinflussen Viren aus einer Blutmahlzeit die Gesundheit von Vampirfledermäusen? Um diese Frage zu beantworten, erforschten WissenschaftlerInnen des Berliner Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) gemeinsam mit internationalen Partnern das Genom der Fledermäuse und ihre Mikroorganismen im Darm. Die Ergebnisse bestätigen die große Bedeutung des Mikrobioms  bei der Ernährung mit Blut und der Verbesserung der Resistenz gegen Virusinfektionen. Als möglicher Überträger der  Tollwut werden Vampirfledermäuse oft als Bedrohung für Nutztiere angesehen. Wie sich herausgestellt, tragen sie weniger infektiöse Viren in sich als bisher angenommen. Diese Ergebnisse sind in den Fachzeitschriften „Nature Ecology & Evolution" und „EcoHealth" veröffentlicht.

 

Die Spezialisierung auf eine einzige Nahrungsquelle geht oft mit genetischen Anpassungen einher. Der „Gemeine Vampir“ (Desmodus rotundus) gehört zur Unterfamilie der Vampirfledermäuse, die an eine Ernährung mit Blut angepasst sind. Man bezeichnet diese Ernährungsform auch als sanguivor; Blutfresser. Arm an Vitaminen, Fetten und Glukose, aber mit hohem Salzgehalt, bringt Blut als einzige Nahrungsquelle eine Reihe an Herausforderungen mit sich. Die Tiere sind einer Vielzahl von durch Blut übertragenen Krankheitserregern ausgesetzt. Darunter befinden sich auch Viren.

 

Das internationale Forschungsteam sequenzierte und analysierte das Genom der Vampirfledermaus. Zeitgleich untersuchte es das Mikrobiom des Darms, einer Gemeinschaft von Mikroorganismen, um spezielle Anpassungen an die Ernährungsweise mit Blut aufzuspüren.

Die WissenschaftlerInnen des Leibniz-IZW und ihre KollgeInnen entdeckten dabei, dass Anpassungen an die Ernährung mittels Blut sowohl auf Veränderungen im Genom als auch im Mikrobiom zurückzuführen sind. Die Anpassungsleistung umfasst eine Vielzahl von Prozessen - den Umgang mit Stickstoffabfällen und erhöhtem osmotischen Druck, Eisenanreicherungen,  sowie Veränderungen der Immunität. Das Mikrobiom der Vampire unterscheidet sich stark von dem der Fleisch-, Insekten- oder Früchte fressenden Fledermäusen. Es enthält außerdem mehr gesundheitsfördernde Bakterien, die zur Produktion antiviraler Substanzen fähig sind.

In einer zweiten Studie untersuchten die Leibniz-IZWler mit Kollegen aus Mexiko das Vorkommen von Viren in Vampirfledermäusen und Rindern in der gleichen Gegend. Überraschenderweise gab es keine gemeinsamen krankheitserregenden Viren bei Fledermäusen und Rindern. Und Vampirfledermäuse wiesen viel weniger Retroviren auf als andere Fledermäuse oder andere Säugetiere.

„Um die evolutionären Anpassungen eines Tieres zu verstehen, ist es notwendig, es aus einer Gesamt-Perspektive zu untersuchen, die die Interaktionen eines Tieres mit seiner Umgebung und seinem Mikrobiom beinhalten“, sagt Dr. Marina Escalera-Zamudio, frühere Doktorandin am Leibniz-IZW und derzeit Postdoktorandin an der Universität Oxford. „Bei Vampirfledermäusen hilft das Mikrobiom, die schwerverdauliche und nährstoffarme Blut-Diät zu verarbeiten. Darüber hinaus trägt es dazu bei, sich erfolgreich gegen die im Blut befindlichen Viren zu verteidigen. Für mich als Wissenschaftlerin ist das ein sehr gutes Beispiel für die wechselseitige Abhängigkeit zwischen einer Tierart und seinem Mikrobiom, hier in Form der Bakteriengemeinschaft, während des Evolutionsprozesses ", sagt Escalera-Zamudio.

 

Offensichtlich wurde auch das Risiko überschätzt,  mit dem Fledermäuse für die Übertragung von Viren verantwortlich sein können.  Die Studien zeigen, dass zur Beantwortung dieser Frage die Wirtsökologie, artspezifische Anpassungen und das Mikrobiom berücksichtigt werden müssen.

 

Publikationen:

Zepeda Mendoza ML, X Xiong, Escalera-Zamudio M, Runge AK, Thézé J, Streickerf D, Frank HK, Loza-Rubio E, Liu S, Ryder OA, Samaniego Castruita JA, Katzourakis A, Pacheco G, Taboada B, Löber U, Pybus OG, Li Y, Rojas-Anaya E, Bohmann K, Baeza AC, Arias CF, Liu S, Alex D. Greenwood, Bertelsen MF, Whiten NE, Buncen M, Zhang G, Sicheritz-Pontén T, Gilbert MTP (2017): Hologenomic adaptations underlying the evolution of sanguivory in the common vampire bat. Nature Ecology & Evolution. doi: 10.1038/s41559-018-0476-8.

Escalera-Zamudio M, Taboada B, Rojas-Anaya E, Löber U, Loza-Rubio E, Arias CF, Greenwood AD (2017): Viral communities among sympatric vampire bats and cattle. EcoHealth. doi: 10.1007/s10393-017-1297-y. 10.1007/s.

 

Kontakt:

Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW)

im Forschungsverbund Berlin e.V.

Alfred-Kowalke-Str. 17

10315 Berlin

 

Prof Alex D Greenwood

Tel.: +49 30 5168-255

greenwood@izw-berlin.de

 

Steven Seet

Leiter Stabsstelle Presse & Kommunikation

Tel.: +49 30 5168-125

seet@izw-berlin.de

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