1

Die Sequenzierung eines Vampir-Genoms

NEW HAVEN – Die Afrikanische Trypanosomiasis – auch als Schlafkrankheit bekannt – ist seit langem eine Geißel der Menschen in Afrika südlich der Sahara. Bei der Krankheit handelt es sich um eine parasitäre Infektion, die unbehandelt vielfach zum Tod führt. Und die Behandlung dieser Krankheit ist komplex und bedarf genau jener Art von hochqualifiziertem medizinischem Personal, das in betroffenen Gebieten so schwer zu finden ist. Die Parasiten, die zu den Infektionen führen - Trypanosoma brucei gambiense in Zentral- und Westafrika sowie T. b. rhodesiense in Ostafrika – werden durch den Biss einer infizierten Tsetsefliege (Glossina morsitans morsitans) übertragen.

Im frühen 20. Jahrhundert sorgten Trypanosomiasis-Epidemien für eine Dezimierung der Bevölkerung in vielen Teilen Afrikas. Obwohl systematische Früherkennungsprogramme und die Behandlung von Millionen Menschen die Übertragung der Krankheit in den 1930er Jahren drastisch reduzierten, führte die Lockerung dieser Bestrebungen in den 1950er und 1960er Jahren zu einer Wiederkehr der Krankheit, deren Ausbreitung in den frühen 1990er Jahren epidemische Ausmaße annahm. Aufgrund einer Kampagne der Weltgesundheitsorganisation brachte man die Krankheit schließlich im Jahr 2008 unter Kontrolle, wobei es mittlerweile lediglich 10.000 Neuerkrankungen pro Jahr gibt. Doch Millionen Menschen bleiben dem Risiko weiterhin ausgesetzt.

Chicago Pollution

Climate Change in the Trumpocene Age

Bo Lidegaard argues that the US president-elect’s ability to derail global progress toward a green economy is more limited than many believe.

Offenkundig stellt die Tsetsefliege eine ernsthafte Gefahr in jenen Gebieten dar, wo der Zugang zur Behandlung am schlechtesten ist und wo man sie sich auch am wenigsten leisten kann. Bedroht sind überdies nicht nur Menschen. Die afrikanische Trypanosomiasis bei Tieren, auch als Nagana-Krankheit bezeichnet, wird von den Parasiten Trypanosoma congolense, T. vivax, und T. brucei verursacht – die ebenfalls alle von der Tsetsefliege übertragen werden.

Auch Nagana endet unbehandelt tödlich und führt zu beträchtlichen Verlusten bei Nutztieren. Allein in der Rinderzucht belaufen sich die wirtschaftlichen Verluste jährlich auf geschätzte 1 bis 1,2 Milliarden Dollar, wobei die Gesamtverluste in der Landwirtschaft etwa 4,75 Milliarden Dollar erreichen. Außerdem schränkt Nagana in Afrika die Viehzucht in einem Gebiet von 10 Millionen Quadratkilometern ein.

In Ermangelung wirksamer Impfstoffe und kostengünstiger, leicht lieferbarer Medikamente ist die Dezimierung der Tsetsefliege der wirksamste Ansatz zur Kontrolle derartiger Krankheiten. Erreicht werden kann dies durch Fliegenfallen und andere Vorrichtungen (mit Insektiziden imprägnierte Schirmwände). Die Fliegen werden davon angelockt, dort gesammelt und/oder getötet.

Doch es kann auch viel getan werden, um die Wirksamkeit dieser Methoden zu erhöhen, sei es durch die Verbesserung der Vorrichtungen selbst oder durch die Umsetzung von Kontrollprogrammen unter verschiedenen ökologischen Rahmenbedingungen. In beiden Fällen ist das bessere Verständnis der Biologie der Tsetsefliege von unschätzbarem Wert.

Die jüngst abgeschlossene Genomsequenzierung von Glossina morsitans morsitans bietet mehrere Anhaltspunkte, die die Erforschung der Tsetsefliege sowie die Praxis der Krankheitskontrolle verändern könnten. Zunächst suchten die Forscher nach Hinweisen, wie die Tsetsefliege, die sich ausschließlich von Blut von Wirbeltieren ernährt, ihren Wirt findet.

Zu diesem Zweck untersuchte man Gene von über 12.300 Proteinen, um die entscheidenden Prozesse wie Olfaktion (Geruchssinn), gustatorische Wahrnehmung und Sehvermögen zu verstehen. Die Wissenschaftler erkannten, dass die Tsetsefliege über weniger Gene für olfaktorische und gustatorische Rezeptoren verfügen, jedoch über mehr Gene für das Aufspüren von Kohlendioxid – ein Schlüsselfaktor beim Erkennen eines geeigneten Wirts.

Überdies ging es den Wissenschaftlern um ein tieferes Verständnis jener Gene, die an der Farberkennung beteiligt sind. Man wollte herausfinden, welche Blautöne – die Farbe, von der man seit langem weiß, dass sie Tsetsefliegen anlockt – sich am besten für die Fliegenfallen eignen würden. Die zukünftige Forschung zu den molekularen Aspekte des Geruchs- und Sehvermögens kann die Entwicklung effizienterer Mechanismen vorantreiben, um Fliegen in Fallen zu locken oder Insektenschutzmittel zu entwickeln, mit denen man Tiere vor den Bissen der Tsetsefliegen schützen könnte.

In ähnlicher Weise kann man das Wissen über Symbiosen und die Reproduktion der Tsetsefliege nutzen, um neue Methoden zur Kontrolle der Tsetsefliegen-Populationen auszuarbeiten. Tsetsefliegen sind beispielsweise nicht in der Lage, essentielle Vitamine zu synthetisieren, weswegen in ihrem Körper eine Reihe symbiotischer Bakterien leben, die das für sie erledigen.

Von besonderem Interesse ist der ungewöhnliche Fortpflanzungsmodus der Tsetsefliege: sie ist nämlich lebendgebärend. Das Weibchen unterstützt die Entwicklung eines einzelnen Embryos, aus dem eine Larve entsteht. Dieser Embryo wächst im Uterus seiner Mutter und wird mit Milch aus einer speziellen Drüse ernährt. Das Weibchen bringt dann eine vollkommen reife Larve zur Welt, die sich verpuppt und unterirdisch ruht, bis sie als reifes Tier schlüpft.

Durch die Genomstudie wurde die molekulare Basis dieses Merkmals aufgeklärt – man fand neuartige Proteine, die in der Milchdrüse produziert werden. Studien zur Genexpression haben gezeigt, dass die Genaktivität in der Milchdrüse schwangerer Weibchen um 40 Prozent zunimmt, womit sie für beinahe die Hälfte der gesamten Genaktivität während der Schwangerschaft verantwortlich ist. Mit anderen Worten: diese Stillzeit ist entscheidend für das Überleben der Tsetsefliege.

Außerdem haben die Wissenschaftler erkannt, dass ein einziger Transkriptionsfaktor, nämlich Ladybird late, die Synthese aller Milchproteine reguliert; ohne diesen Faktor verlieren die Fliegen ihre Fruchtbarkeit. Es wurde darauf hingewiesen, dass chemische Inhibitoren dieses Faktors die Vermehrung der Fliege unmöglich machen und somit die Populationen der Tsetsefliegen reduzieren könnten.

Doch das ist nicht das einzige seltene Merkmal der Tsetsefliege. Im Gegensatz zu anderen Tieren bleiben die Weibchen ihr ganzes Leben lang fruchtbar. Die Forscher haben eine starke antioxidative Reaktion zwischen den Schwangerschaftszyklen festgestellt, die dazu beiträgt, Schaden durch oxidativen Stress zu vermeiden. Die Suche nach einer Möglichkeit, diese antioxidative Reaktion zu verhindern, könnte daher helfen, die Fortpflanzungssysteme der Weibchen zu beeinträchtigen.

Fake news or real views Learn More

Die Entschlüsselung des genetischen Fingerabdrucks der Tsetsefliege ist ein entscheidender Schritt für die Entwicklung von Mechanismen zur Senkung der Zahl der Tsetsefliegen. Für die Menschen in den ländlichen Gebieten Afrikas können die Fortschritte nicht früh genug kommen.

Aus dem Englischen von Helga Klinger-Groier