Quarantäne auch bei Ameisen: Wie sie sich vor Erregern schützen

Wie entwickeln sich Pandemien und mit welchen Maßnahmen lässt sich deren Verbreitung bremsen? Epidemiologische Modelle geben Antworten. Ob diese auch tatsächlich stimmen, will eine Evolutionsbiologin mit ungewöhnlichen Probanden überprüfen: sechsbeinigen Krabblern.

Mit einer kleinen Petrischale läuft die Evolutionsbiologin Yuko Ulrich in einen schwül-heißen Raum. Es herrschen 27 Grad Celsius und etwa sechzig Prozent Luftfeuchtigkeit. In der Schale tummeln sich sieben winzige Ameisen, bemalt mit blauen, pinken, grünen und orangenen Pünktchen. "Ihre Heimat sind die Tropen, sie brauchen diese Bedingungen", erklärt die 37-jährige Assistenzprofessorin von der ETH Zürich.

Sie steckt die Petrischalen-Kolonie in eine Beobachtungsbox, wo Kameras die Farbtupfer und die Position jeder Ameise mehrere Male pro Sekunde aufzeichnen, stundenlang. Mithilfe der hunderttausenden Datenpunkte und Hochleistungscomputern lassen sich Bewegungsprofile erstellen und das soziale Netzwerk der Kolonie vermessen.

Damit bildet die Ameisengemeinschaft ein ideales Modellsystem - eine Art Miniaturgesellschaft -, in der Ulrich untersuchen will, wie sich infektiöse Krankheiten ausbreiten und um die Aussagen von epidemiologischen Modellen zu überprüfen.

Nicht erst seit der Covid-19-Pandemie berufen sich Fachleute auf epidemiologische Modelle, um abzuschätzen, wie eine Krankheitswelle durch die Bevölkerung fegt und welche Maßnahmen bei der Eindämmung helfen könnten. Tatsächlich veröffentlichte der Schweizer Mathematiker und Physiker Daniel Bernoulli bereits 1760 ein mathematisches Modell zur Ausbreitung der Pocken. Dieses war denkbar einfach; heutige Modelle sind ausgeklügelter und beruhen auf dutzenden Mechanismen und Eingabeparametern. Aber wie lässt sich kontrollieren, ob die Modelle verlässliche Daten ausspucken?

Ein Puzzlestück könnte das Forschungsobjekt von Yuko Ulrich sein, die sogenannte Clonal Raider Ant. Diese blinde Ameisenart kennt anders als Waldameisen keine Königin. Vielmehr übernimmt jede Ameise im Laufe ihres Lebens verschiedene Arbeiten: Die Jungen kümmern sich um die Larven im Nest, die Alten entsorgen Abfälle und suchen nach Futter. Und die im Boden lebende Clonal Raider Ant pflanzt sich nicht sexuell fort, sondern klont sich.

Um die Ameisen zu bemalen, greift Yuko Ulrich mit einer Pinzette eine der winzigen Krabbler aus einer Tupperdose und klemmt sie unter einen Nylonfaden, damit das Tierchen sich nicht mehr bewegen kann. Das Päckchen legt sie unters Mikroskop und bemalt mit ruhiger Hand den Rücken der Ameise mit zwei blauen Pünktchen. Tausenden Ameisen habe sie diesen farbigen Look - blaue, grüne, pinke, orange Tupfer - bereits verpasst, sagt sie.

So fand das Team um die junge Forscherin heraus, wie sich Kolonien schaffen lassen, die beispielsweise kleine untereinander agierende Gruppen bilden oder solche, die mit allen Artgenossen einer Kolonie in Berührung kommen.

Wie für den Menschen kann die Abwehr von Krankheiten auch für Ameisen und andere soziale Insekten wie Termiten, Bienen und Wespen eine Herkulesaufgabe sein. Um sich vor Erregern zu schützen, halten die Tiere ihr Zuhause akribisch sauber. Sie deponieren Abfälle und Leichen außerhalb ihrer Nester, pflegen sich selbst und oft auch gegenseitig.

Wenn ein Erreger im Staat auftaucht, ändern Ameisen gar ihr Verhalten, wie unter anderem der Ameisenforscher Laurent Keller von der Universität Lausanne in einer im Fachmagazin Science erschienen Studie im Jahr 2018 zeigte. Zum einen isolieren sich kranke Ameisen und zum anderen reduzierten die gesunden Krabbler ihre Kontakte auf einen kleinen Kreis von Nestmitgliedern.

Auch Ameisen halten Abstand

Quarantäne und Abstandhalten, zwei Begriffe die spätestens seit der Corona-Pandemie allen geläufig sind, praktizieren demnach auch Ameisen. Offenbar bemerken die Insekten den auftauchenden Erreger, indem sie die Krankheit riechen, wie Ulrich in einer noch nicht publizierten Studie herausfand.

In einem nächsten Schritt wird Ulrich die Ameisen infizieren. Zum einen überträgt sie Pilzsporen auf die Tiere, zum anderen experimentiert sie mit Nematoden, die sich im Kopf von Ameisen einnisten.

Weitere Experimente geplant

Noch befindet sich dieser Teil des Projekts in der Experimentierphase: Die Evolutionsbiologin tüftelt beispielsweise daran, ob sich die Nematoden mit fluoreszierenden Substanzen sichtbar machen lassen, um deren Übertragung zu verfolgen.

Sie plant neben ihren eigenen Experimenten verschiedene Projekte mit theoretischen Epidemiologen. Zusammengenommen könnten die beiden Forschungsrichtungen neue Erkenntnisse liefern, wie sich Krankheitserreger eindämmen lassen.

Aber lassen sich Ameisenkolonien mit menschlichen Gemeinschaften vergleichen? Nicht direkt, sagt Ulrich. "Aber da Ameisen ebenso wie Menschen von Natur aus sehr sozial sind, können sie uns helfen, allgemeine Eigenschaften von sozialen Gruppen zu identifizieren, die uns vor Krankheiten schützen können."