Bitte mit Vorsicht eintreten! Wie würde ein Parasit von vor 100 Millionen Jahren aussehen, wenn er heute noch konserviert wäre?

Wenn wir als Kinder unsere Hände vor dem Essen nicht wuschen, machten uns die Erwachsenen Angst, indem sie sagten, wir hätten „Parasiten im Magen“. Bei diesem Wort denkt man oft an ekelhafte, längliche, wurmartige Lebewesen wie Spulwürmer (eine Art Fadenwürmer) und Bandwürmer (eine Art Plattwürmer). Insbesondere bei einer Infektion mit Parasiten können sich verschiedene Erkrankungen entwickeln, die in schweren Fällen sogar lebensbedrohlich sein können.

Tatsächlich kommen Parasiten in der Natur sehr häufig vor. Parasiten befallen nicht nur den menschlichen Körper, sondern auch zahlreiche Tiere, Pflanzen und sogar Pilze. Daher können wir uns vorstellen, dass nicht nur in der Neuzeit, sondern auch in der Antike verschiedene Lebewesen unter Parasiten litten. Da Parasiten jedoch ein so geheimnisvolles Leben führen, ist unser Wissen über ihre Evolutionsgeschichte und ihr Leben in der Antike äußerst begrenzt.

Glücklicherweise entdeckten Wissenschaftler vor kurzem eine große Anzahl von Parasiten im Kachin-Bernstein aus der Kreidezeit in Myanmar vor 100 Millionen Jahren. Dies öffnet uns ein Fenster zur Beobachtung von Parasiten aus der Kreidezeit.

Teil 1: Der tödliche Killer, der Ihren Magen leert – der Fadenwurm

Unter den Hauptkategorien der in Bernstein vorkommenden Parasiten nehmen Nematoden, insbesondere Fadennematoden, eine wichtige Stellung ein. Nematoden sind in fast allen Oberflächenumgebungen weit verbreitet und ein wichtiger Bestandteil des Nahrungsnetzes. Bei den Nematoden handelt es sich um eine spezielle Fadenwurmart, die verschiedene wirbellose Tiere wie Insekten, Tausendfüßler, Spinnen, Schnecken und Regenwürmer parasitiert. Sie können die Morphologie und physiologischen Eigenschaften des Wirts verändern und sogar sein Verhalten manipulieren.

Im Vergleich zu anderen Fadenwürmern sind die Fadenwürmer groß und können fast die gesamte Körperhöhle des Wirtes besetzen. Sie verlassen den Wirt oft vorzeitig, wenn sie gestört werden (z. B. wenn der Wirt in Bernstein eingewickelt ist). Daher gibt es viele Fossilien von Fadenwürmern und ihren Wirten, die gemeinsam in Bernstein konserviert sind. Allerdings wurde dieser Fossilientyp hauptsächlich in Bernstein aus der Känozoik gefunden, und Fossilienfunde aus der Zeit vor der Känozoik sind sehr selten. Daher wissen wir relativ wenig über die frühe Evolution des parasitären Verhaltens bei Fadenwürmern.

Der Hinterleib von Ameisen, die mit Fadenwürmern infiziert sind, verfärbt sich rot, was an Beeren erinnert und Vögel anlockt, die gerne Beeren fressen und sich von ihnen ernähren. Die Wurmeier werden mit dem Vogelkot an weiter entfernte Stellen verteilt und parasitieren weitere Ameisen. (Bildquelle: Wikipedia)

Kürzlich führte ein Forschungsteam unter der Leitung des Nanjing Institute of Geology and Paleontology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine Untersuchung der Nematodenfossilien im Kachin-Bernstein in Myanmar durch. Wissenschaftler haben insgesamt 16 Exemplare von Fadenwürmern entdeckt, die zusammen mit ihren Wirten konserviert wurden. Diese Fadenwürmer sind weit verbreitete Parasiten auf verschiedenen Insektengruppen, darunter Steinläuse (eine Art primitiver flügelloser Insekten), Libellen, Ohrwürmer, Grillen, Schaben, Wachszikaden, Staubläuse (allgemein als Bücherläuse bekannt) und Mücken. Die Entdeckung dieser Exemplare weist darauf hin, dass das Phänomen der Insektenparasitierung durch Fadenwürmer bereits in der Kreidezeit weit verbreitet war und möglicherweise bei der Kontrolle der Insektenpopulation eine Rolle gespielt hat. Für Insekten bedeutete eine Infektion mit Fadenwürmern damals fast den sicheren Tod. Fadenwürmer waren also wahrlich „alptraumhafte, tödliche Killer“.

Von Fadenwürmern befallene Insekten in burmesischem Bernstein (Bildquelle: Luo et al., 2023)

Allerdings waren die Wirte der Fadenwürmer in der Kreidezeit im Vergleich zur heutigen Zeit etwas anders. Aktuellen Ergebnissen von Fossilanalysen zufolge haben Wissenschaftler herausgefunden, dass die damaligen Fadenwürmer eher dazu neigten, Insekten mit unvollständiger Metamorphose zu parasitieren. Insekten können auf Grundlage ihres Entwicklungsprozesses in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Insekten mit vollständiger Metamorphose und Insekten mit unvollständiger Metamorphose. Als holometabole Insekten werden Insekten bezeichnet, die in ihrem Leben vier Stadien durchlaufen: Ei, Larve, Puppe und erwachsenes Tier. Die überwiegende Mehrheit der modernen Insekten sind holometabole Insekten. Unter Insekten mit unvollständiger Metamorphose versteht man Insekten, die nur drei Stadien durchlaufen: Ei, Nymphe und erwachsenes Tier, aber kein Puppenstadium.

Insekten mit vollständiger Metamorphose erscheinen später als Insekten mit unvollständiger Metamorphose. Obwohl die Kreidezeit zum Mainstream geworden ist, zeigen statistische Ergebnisse von Bernsteinfossilien, dass im Kachin-Bernstein von Myanmar aus der mittleren Kreidezeit nur eine der neun von Nematoden parasitierten Insektenordnungen ein holometaboles Insekt ist, während im baltischen Bernstein vier der sechs Insektenordnungen holometabole Insekten sind und im dominikanischen Bernstein alle drei Insektenordnungen holometabole Insekten sind.

Der Fossilienbestand von Fadenwurmparasiten. (Bildquelle: Luo et al., 2023)

Die Wissenschaftler zählten außerdem alle bisherigen Nematodenfossilien und stellten fest, dass die gleiche Situation nicht nur bei den Nematoden, sondern in der gesamten Nematodengruppe auftrat. Im Kachin-Bernstein aus der Mittelkreide waren nur etwa 40 % der Wirte holometabole Insekten, im baltischen und dominikanischen Bernstein aus dem Känozoikum waren es jedoch 80 % der Wirte holometabole Insekten. Aus diesem Grund neigten Nematoden zumindest vor der Mitte der Kreidezeit eher dazu, nicht holometabole Insekten zu parasitieren. Die weitverbreitete parasitäre Beziehung zwischen Fadenwürmern und holometabolen Insekten trat vermutlich erst beim Massenaussterben am Ende der Kreidezeit auf.

Teil 2 : Bandwürmer: Sie haben keinen Mund, können aber mit ihrer Haut fressen

Theoretisch können in Bernstein nur Landorganismen konserviert werden, da Bernstein aus dem Öl gewonnen wird, das von Landbäumen abgesondert wird. Daher können Parasiten nur auf Landorganismen überleben. Allerdings ist nichts absolut. Unter den vielen Bernsteinstücken haben Wissenschaftler auch ein Bernsteinstück gefunden, in dem parasitäre Meeresbandwürmer konserviert sind.

Bei diesem Bandwurm handelt es sich um einen Trypanosoma-Bandwurm. Die Erfahrungen des Bandwurms sind nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler legendär: In der mittleren Kreidezeit war das Klima viel wärmer als heute und die Stürme waren furchterregender als heute. Ein Stachelrochen hatte Pech und wurde durch einen Sturm an Land gespült. Noch unglücklicher war, dass zu diesem Zeitpunkt zufällig ein Dinosaurier vorbeikam, und als er sah, dass ihm dieses köstliche Essen vor die Tür geliefert wurde, konnte er es natürlich nicht loslassen. So wurde dieser „Glücksrochen“ zur Mahlzeit des Dinosauriers.

Doch während der Dinosaurier fraß, schien etwas aus dem Magen des Rochens zu fallen und landete im Harz, das von einer nahegelegenen Araukarie (einem hohen Baum, der während der Kreidezeit blühte) abgesondert wurde.

Die Zeit vergeht wie im Flug, und im Handumdrehen verwandelte sich das Harz jenes Jahres durch geologische Vorgänge in Bernstein, und dieser Bernstein erregte zufällig die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler, denn die Dinge, die in diesem Jahr aus dem Bauch des Stachelrochens fielen, waren wirklich seltsam!

Bei genauerem Hinsehen fällt auf, dass das Ding insgesamt schlank und wurmartig ist und auf der Oberfläche eine große Zahl hakenartiger Strukturen aufweist. Diese hakenartigen Strukturen werden von vorne nach hinten allmählich kleiner und die Haken sind in einem bestimmten Spiralmuster angeordnet. Gleichzeitig wurde durch hochpräzise Mikrocomputertomographie entdeckt, dass im vorderen Teil des Fossils Schichten konischer Strukturen erhalten geblieben sind. Anhand dieser Merkmale stellten die Wissenschaftler fest, dass es sich bei diesem seltsamen Lebewesen tatsächlich um einen Körperteil einer Art parasitären Meeresbandwurms, des Trypanosoma cestode, handelte.

Bandwürmer sind weit verbreitete Parasiten aus der Gattung der Plattwürmer. Sie alle sind Parasiten und können fast alle Wirbeltiere, einschließlich des Menschen, infizieren. Sie sind in fast allen terrestrischen, Süßwasser- und Meeresökosystemen weit verbreitet. Sie nehmen Nahrung über die Haut auf und haben weder Mund noch Verdauungstrakt.

Die Conoidea-Bandwürmer sind eine der zahlreichsten Bandwurmgruppen im Meer und parasitieren hauptsächlich den Magen-Darm-Trakt von Knorpelfischen der Ordnung Elasmobranchier (hauptsächlich Haie und Rochen). Molekularbiologen vermuten, dass die Conodontidae an der Wende zwischen Trias und Jura (vor etwa 200 Millionen Jahren) entstanden sein könnten, fossile Belege dafür wurden bislang jedoch nicht gefunden. Kurz gesagt: Aufgrund der parasitären Natur der Bandwürmer und der Leichtigkeit, mit der ihre weichen Körper zerfallen, sind ihre Fossilienfunde äußerst selten. Aus diesem Grund wissen Wissenschaftler sehr wenig über die frühe Evolution der Bandwürmer.

Vor dem Quartär stammten die einzigen relativ sicheren Bandwurmfossilien aus Bandwurmeiern in Hai-Koprolithen in den permischen Schichten Brasiliens. Obwohl eines dieser Bandwurmeier einen sich entwickelnden Bandwurmembryo enthalten könnte, wird dies aufgrund der schlechten Konservierung nicht allgemein akzeptiert. Dieses in Bernstein gefundene Bandwurmfossil ist das einzige uns bislang bekannte Bandwurmkörperfossil. Es weist darauf hin, dass Bandwürmer bereits in der Kreidezeit im Magen von Knorpelfischen „um Nahrung konkurrieren“ konnten, und liefert damit einen direkten Beweis für das Verständnis der frühen Evolution der Bandwürmer.

Tatsächlich sind Körperfossilien des gesamten Stammes der Platyhelminthes, zu denen auch die Bandwürmer gehören, äußerst selten, und es gibt nur wenige höchst umstrittene Funde. Bei den ältesten Fossilien handelt es sich um hakenartige Strukturen, die in Fischen aus dem Devon gefunden wurden und mit den Merkmalen monogener Trematoden übereinstimmen. Andere Strukturen sind jedoch nicht erhalten. Zwei Strukturen, die Trematoden-Metacercarien ähneln, wurden auch in einer Eidechse in burmesischem Bernstein gefunden, es fehlen jedoch eindeutige morphologische Beweise. Es gibt auch Studien, die behaupten, in baltischem Bernstein Turbellarien mit einem einzigen Darm gefunden zu haben, bei denen sich später herausstellte, dass es sich lediglich um Blasen handelte. Daher ist dieses Fossil auch der zuverlässigste Nachweis eines Körperfossils des Stammes Platyhelminthes.

Da es sich bei dem Conodontidae-Bandwurm zudem um einen rein marinen Parasiten handelt, bestätigt die Entdeckung die vorherige Schlussfolgerung der Wissenschaftler, dass sich der Ablagerungsort des Kachin-Bernsteins aus Myanmar in Meeresnähe befindet und daher die Möglichkeit besteht, urzeitliche Meerestiere zu fangen.

Teil 3 Fazit

Angesichts des heutigen globalen Klimawandels und der abnehmenden Zahl von Parasitenwirten sind viele Parasitenarten gefährdet oder sterben aus. Obwohl der Schutz von Parasiten lächerlich klingt, gibt es in der Natur tatsächlich keinen Unterschied zwischen guten und schlechten Überlebensmethoden, und Parasiten sind ebenfalls ein wichtiger Teil des Ökosystems.

Durch die Untersuchung von Parasitenfossilien in Bernstein aus der Zeit vor 100 Millionen Jahren konnten Wissenschaftler die Rolle der Parasiten im damaligen Ökosystem rekonstruieren. Dies ermöglicht uns ein besseres Verständnis der Evolution der Parasiten in der Vergangenheit und die Einschätzung ihres zukünftigen Aussterberisikos. Diese Studien unterstreichen die Bedeutung der Bernsteinforschung in der Paläoparasitologie. Bernstein, eine Zeitkapsel, die durch die Antike gereist ist und bis heute überlebt hat, wird uns sicherlich noch mehr Geheimnisse des Lebens in der Antike enthüllen.

Quellen:

[1]Luo Cihang, Poinar GO, Xu Chunpeng, Zhuo De, Jarzembowski EA, Wang Bo, 2023. Weit verbreiteter Mermithiden-Nematoden-Parasitismus bei Insekten der Kreidezeit. eLife 12, e86283. https://doi.org/10.7554/eLife.86283

[2]Luo Cihang, Palm HW, Zhuang Yuhui, Jarzembowski EA, Nyunt TT, Wang Bo, 2024. Außergewöhnliche Erhaltung eines marinen Bandwurmtentakels in Bernstein aus der Kreidezeit. Geologie. https://doi.org/10.1130/G52071.1

Quelle: Science Institute