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Essay: Geziefer im Gehirn

Die Zeit ist reif für ein wenig Bescheidenheit. Denn so manche Mikrobe kann unsere neuronalen Schaltkreise besser beeinflussen als wir.


Genau wie die meisten anderen Wissenschaftler besuche ich hin und wieder Fachkonferenzen. So auch die Jahrestagung der Gesellschaft für Neurowissenschaften, einer weltweiten Vereinigung von Hirnforschern. Diese Veranstaltung gehört zu den wohl größten intellektuellen Herausforderungen, die man sich vorstellen kann. Rund 28000 Fachidioten wie ich quetschen sich in ein einziges Konferenzzentrum. Nach einer Weile kann einen diese Zusammenkunft in den Wahnsinn treiben: Eine ganze Woche lang stößt man in jedem beliebigen Restaurant, jedem Fahrstuhl oder jeder Toilette auf Leute, die in angeregte Diskussionen über Tintenfisch-Axone vertieft sind.

Kein bisschen angenehmer ist es, sich bei der eigentlichen wissenschaftlichen Veranstaltung zurechtzufinden. Ganze 14000 Vorträge und Posterpräsentationen werden bei der Tagung angeboten – ein absolut überwältigendes Informationsüberangebot. Viele Poster, die dir wichtig sind, bekommst du nicht einmal zu sehen, weil dir die enthusiastische Menschenmasse davor die Sicht versperrt. Die eine Präsentation ist in einer Sprache gehalten, die du nicht einmal kennst, und die nächste stellt unvermeidlich jedes einzelne Experiment vor, das du selbst für die nächsten fünf Jahre geplant hast. Und über all dem schwebt die gemeinsame Erkenntnis, dass – obwohl Myriaden Hirnforscher sich abmühen – wir noch immer nicht den leisesten Schimmer haben, wie das Gehirn funktioniert. An meinen absoluten Tiefpunkt gelangte ich bei der letzten Konferenz, als ich an einem Nachmittag – erschlagen von der Informationsflut und frustriert vom Gefühl allgemeiner Unwissenheit – auf der Treppe vor dem Konferenzzentrum saß. Ich starrte in eine trübe Pfütze im Rinnstein und mir wurde klar, dass das darin wimmelnde mikroskopisch kleine Geziefer wahrscheinlich mehr über das Gehirn weiß als alle Neurowissenschaftler zusammen.

Meine zerknirschte Einsicht lässt sich auf eine unlängst publizierte, ganz hervorragende wissenschaftliche Arbeit zurückführen. Sie dreht sich darum, wie bestimmte Parasiten das Gehirn ihrer Wirte kontrollieren können. Es ist ja weitläufig bekannt, dass Bakterien, Einzeller und Viren über erstaunlich ausgeklügelte Möglichkeiten verfügen, menschliche und tierische Körper für ihre eigenen Zwecke zu missbrauchen. Um selbst gedeihen zu können, dringen sie oft bis in unsere Zellen vor und berauben uns unserer Lebensenergie und unserer Lebensqualität.

Männer zu Müttern machen

Doch das Verblüffendste und Teuflischste, was diese Parasiten entwickelt haben – und worum an jenem Tag auch meine Gedanken kreisten –, ist die Fähigkeit, selbst das Verhalten ihres Wirtes zu ihrem eigenen Vorteil zu manipulieren. Das fängt schon bei den allseits bekannten Außenparasiten an wie Flöhen, Milben oder Läusen. Da wäre etwa eine Milbenart zu nennen, die auf dem Rücken von Ameisen "reitet" und ihnen gelegentlich auf den Kopf klopft. Dies löst beim Reittier einen Reflex aus: Es speit seine Nahrung wieder aus und die Milben machen sich munter darüber her. Ebenso manipulieren auch Innenparasiten ihren Wirt, wie zum Beispiel eine bestimmte Fadenwurmart der Gattung Syphacia, die im Darm von Nagetieren lebt. Die Wurmweibchen legen ihre Eier im Afterbereich ab. Wo immer diese Eier dann auf der Haut landen, produzieren sie ein juckendes Sekret – worauf der Nager beginnt, sich an dieser Stelle mit den Zähnen zu kratzen und dadurch die Eier ins Körperinnere zu transportieren, wo die Würmer dann in Ruhe schlüpfen können.

Bei den genannten Beispielen beruhen die Verhaltensänderungen darauf, dass der Wirt so lange geärgert wird, bis er etwas macht, was dem Schmarotzer nützt. Doch einige Parasiten können sogar die Funktion des Nervensystems selbst verändern. Manchen gelingt dies auf indirektem Wege: Sie manipulieren die Hormone, die auf das Nervensystem wirken. So heftet sich ein australischer Wurzelkrebs (Sacculina granifera) an die Männchen einer größeren Krebsart und sondert ein "verweiblichendes" Hormon ab, das mütterliche Verhaltensweisen hervorruft: Die "umgepolten" Männchen ziehen dann zusammen mit den Weibchen aus und graben Kuhlen zur Eiablage in den Sand. Natürlich legen die Männchen keine Eier – wohl aber die Wurzelkrebse. Erwischen die Parasiten übrigens ein weibliches Opfer, rufen sie den gleichen Grabreflex hervor – allerdings erst, nachdem sie die Eierstöcke der Wirtin haben verkümmern lassen. Fachleute sprechen von einer parasitären Kastration.

So bizarr diese Fälle auch anmuten, bleiben die Parasiten hier wenigstens außerhalb des Gehirns. Doch einige mikroskopisch kleine Organismen – meistens Viren, neben denen Milben, Fadenwürmer oder Wurzelkrebse geradezu riesig erscheinen – gelangen sogar dort hinein. An diesem sicheren Hort bleibt solch ein winziger Parasit von den Attacken des Immunsystems weitgehend verschont und kann in Ruhe die neuronale Maschinerie zu seinem eigenen Zweck "umprogrammieren". Nach diesem Muster arbeitet etwa das Tollwut-Virus. Obwohl die Tollwut seit Jahrhunderten bekannt ist, wurde sie – soweit ich weiß – noch nie unter neurobiologischem Aspekt betrachtet. Ich will versuchen, das an dieser Stelle zu tun. Theoretisch hätte das Tollwut-Virus im Laufe seiner evolutionären Entwicklung mehrere Möglichkeiten gehabt, seine Übertragung von Wirt zu Wirt zu sichern. Der Weg über das Gehirn war also nicht zwingend. So hätte es einen ähnlichen Trick anwenden können wie Schnupfenerreger: Diese reizen die Nervenenden in der Nasenhöhle, wodurch wir niesen müssen und Virusnachkommen in alle Richtungen versprühen – etwa zu unserem Vordermann im Kino. Oder das Virus hätte den unwiderstehlichen Drang auslösen können, eine andere Person oder ein Tier zu lecken, um dabei die Erreger mit dem Speichel zu übertragen. Stattdessen macht das auch im Speichel enthaltene Tollwut-Virus seinen Wirt bekanntlich aggressiv und gelangt über Bisswunden in sein neues Opfer.

Wenn die Katze nicht mehr die Maus schreckt

Man führe sich das vor Augen. Legionen von Hirnforschern untersuchen die neuronalen Grundlagen der Aggression: beteiligte Hirnbahnen und Botenstoffe, Wechselwirkung zwischen Genen und der Umwelt, Neuromodulationen durch Hormone und so weiter. Um Aggression drehen sich Konferenzen, Doktorarbeiten und kleinliches akademisches Gezänk, aber auch aufreibende Debatten in Büro und Alltag. Doch das Tollwut-Virus hat dabei die ganze Zeit über einfach "gewusst", welche Neuronen es infizieren muss, um sein Opfer tollwütig zu machen. Und meines Wissens hat noch kein Neurowissenschaftler versucht, die Tollwut als Modell für das neurologische Verständnis der Aggression zu verwenden.

So eindrucksvoll diese viralen Effekte auch sind – eine Steigerung ist immer noch drin. So geht das Tollwut-Virus recht unspezifisch vor: Ein tollwütiges Tier könnte eines der wenigen anderen Lebewesen beißen, in denen sich das Virus nicht gut vermehren kann – etwa ein Kaninchen. Obwohl also die Verhaltensänderungen, die durch die Infektion im Gehirn hervorgerufen werden, schon recht verblüffend sind, kann die Virusübertragung in einer Sackgasse enden. Dies führt uns zu einem ganz besonders raffinierten Fall und damit auch zu der eingangs erwähnten Arbeit von Manuel Berdoy an der Universität Oxford. Berdoy und sein Team untersuchten den parasitären Einzeller Toxoplasma gondii, den Erreger der Toxoplasmose. In einer idealen "Toxoplasma-Welt" gibt es nur zwei Arten von Wirten: Nagetiere und Katzen. Der Einzeller wird von einem Nager mit der Nahrung aufgenommen und erzeugt nach ungeschlechtlicher Vermehrung in dessen Körper Zysten – vor allem im Gehirn. Der Nager wiederum wird von einer Katze gefressen, in deren Körper sich der Toxoplasmose-Erreger dann geschlechtlich vermehren kann. Die Katze scheidet schließlich den Parasiten in seinem Zwischenstadium mit ihrem Kot aus, an dem nun wiederum ein Nager knabbert, womit sich der Kreislauf schließt. Das gesamte Szenario ist abhängig von der Spezifität: Der Toxoplasmose-Erreger kann zwar eine ganze Reihe verschiedener Spezies infizieren, muss aber letztendlich immer in einer Katze landen. Denn nur dort kann er sich sexuell vermehren und mit den Ausscheidungen verbreiten. Deshalb kann der Erreger kein "Interesse" daran haben, dass sein Wirtsnager etwa von einem Falken gefressen wird oder dass sich Mistkäfer über den infizierten Katzenkot hermachen.

Die Fähigkeit des Toxoplasmose-Erregers, auch andere Arten zu infizieren, ist übrigens der Grund dafür, dass sich in fast allen Schwangerschaftsratgebern der Hinweis findet, die Katze samt Katzenklo aus dem Haus zu verbannen. Ebenso wird Schwangeren in Katzen-Haushalten von der Gartenarbeit abgeraten. Denn falls sich eine werdende Mutter mit Toxoplasmose-Erregern aus dem Katzenkot infiziert, können die Parasiten in den Fetus gelangen und in diesem neurologische Schäden verursachen. Deshalb machen gut informierte Schwangere einen großen Bogen um Katzen. Mit Toxoplasmose infizierte Nager hingegen zeigen die umgekehrte Reaktion: Der Parasit vollbringt das Kunststück, die scheuen Nager gegenüber ihrem Räuber zutraulich zu machen. Normalerweise gehen Nagetiere Katzen instinktiv aus dem Weg – ein angeborenes Verhalten. Diese Abneigung müssen sie nicht durch Versuch und Irrtum entwickeln (ein Irrtum würde wohl auch unweigerlich zu einem Ende als "Katzenfutter" führen). Stattdessen ist die Katzenphobie in ihren Gehirnen "fest verdrahtet" und wird durch Gerüche ausgelöst: genauer gesagt durch Pheromone, chemische Duftsignale, die von Tieren abgegeben werden. Nagetiere ziehen sich instinktiv zurück, sobald sie Katzen riechen, was sogar für Labormäuse gilt, die über Hunderte von Generationen keine Katze zu Gesicht bekommen haben. Eine Ausnahme machen indes Nager, die mit Toxoplasmose infiziert sind, wie Berdoy und seine Mitarbeiter herausfanden: Die Tiere verlieren selektiv ihre Scheu und Angst vor Katzen-Pheromonen.

Fatale Anziehung

Nun ist es aber nicht so, dass der Parasit im Kopf seines Zwischenwirtes herumspukt und ihn deshalb wirr und verletzlich macht. Mit den Tieren scheint sonst alles in bester Ordnung: Ihr Sozialstatus innerhalb der Hierarchie ändert sich nicht, und sie bleiben sexuell aktiv, bekunden also de facto ihr Interesse an den Pheromonen des anderen Geschlechts. Demnach können die infizierten Nager nach wie vor andere Gerüche unterscheiden. Nur eben vor Katzen-Pheromonen schrecken sie nicht mehr zurück. Das ist schlichtweg verblüffend. Man stelle sich zum Vergleich einen Mann vor, dessen Gehirn von Parasiten befallen wurde. Die Infektion hat keinerlei Einfluss auf seine Gedanken und Gefühle oder auf seinen Intelligenzquotienten. Auch seine Vorlieben für bestimmte Fernsehserien bleiben gleich. Doch damit der ungebetene Gast im Gehirn seinen Lebenszyklus vollenden kann, verspürt der Mann den unwiderstehlichen Drang, in den Zoo zu gehen, über den Zaun des Eisbärengeheges zu klettern und dem grimmigsten aller Bären einen Zungenkuss zu geben. Denn der Mann leidet an einer "parasiteninduzierten tödlichen Anziehung", wie Berdoy und seine Kollegen es im Titel ihrer Arbeit nennen.

Offensichtlich ist hier weitere, tiefer gehende Forschung nötig. Das schreibe ich nicht nur, weil es am Ende fast jeden Fachartikels so steht, sondern weil diese Beobachtung einfach derart verblüfft, dass unbedingt jemand herausfinden muss, was da genau passiert. Und weil sie einmal mehr beweist, dass die Evolution etwas Faszinierendes ist. Faszinierend – und völlig entgegen unserer Vorstellung. So sind doch die meisten Menschen der festen Überzeugung, die Evolution strebe zielgerichtet nach Höherem: Wirbellose Tiere seien primitiver als Wirbeltiere, Säugetiere die am weitesten entwickelten Wirbeltiere, Primaten die genetisch ausgeklügeltsten Säugetiere und so weiter. Selbst einige meiner besten Studenten fallen immer wieder darauf herein – so sehr ich auch in meinen Vorlesungen auf sie einrede. Wer aber diesem Denkmuster aufsitzt, irrt nicht nur, er ist darüber hinaus nur ein winziges Stück von der Philosophie entfernt, die auch der Menschheit eine zielgerichtete Evolution unterstellt – mit dem Nordeuropäer und seiner Vorliebe für Schnitzel und Stechschritt als vorläufiger Krone der Schöpfung!

Rufen wir uns also ins Bewusstsein, dass es in der Welt da draußen Kreaturen gibt, die Gehirne kontrollieren können. Mikroskopisch kleine oder auch etwas größere Organismen, die mehr Macht haben als Big Brother und – jawohl – selbst als Neurowissenschaftler. Mein Gedankenspiel beim Blick in eine Straßenpfütze führte mich also zum völligen Gegenteil dessen, was Narziss aus der Betrachtung seines Spiegelbildes im Wasser folgerte: Etwas mehr Bescheidenheit im Hinblick auf unsere Stammesgeschichte würde uns gut zu Gesicht stehen. Denn wir sind ganz bestimmt nicht die am weitesten entwickelte Spezies auf Erden. Oder die am wenigsten verwundbare. Oder auch nur die klügste.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 5 / 2003, Seite 98
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
5 / 2003

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 5 / 2003

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wirtsübergreifende Nerveninfektionen -> http://www.cdc.gov/ncidod/eid/vol3no3/richt.htm