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Sinnesphysiologie: Fadenwürmer merken sich schlechte Gerüche

Der Nematode Caenorhabditis elegans kann den Duft von für ihn schädlichen, bakteriell verunreinigten Futterquellen erlernen und in der Zukunft meiden. Der Wurm nutzt zu diesem Zweck einen neuronalen Feedbackmechanismus, bei dem der Neurotransmitter Serotonin verstärkt Nervenleitungen hemmt und so in die Geruchswahrnehmung eingreift. Dies berichten Forscher des Howard Hughes Medical Institute um Yun Zhang.

Natürlich im Boden lebende Fadenwürmer sollten Kontakte mit bestimmten Bakterien vermeiden, welche die Tiere infizieren, sich im Darm anreichern und die Nematoden innerhalb von Tagen töten können. Die Forscher wollten nun herausfinden, ob C. elegans, ein häufig untersuchter Modellorganismus, nicht nur Futterquellen geruchlich orten kann, sondern auch von gefährlichen Bakterien ausgehende Düfte mit einer negativen Erfahrung assoziiert.

Dazu boten sie Versuchswürmern zunächst die Wahl, entweder in einen harmlosen Bakterienrasen oder eine Kultur von für Würmer gefährlichen Pseudomonas-aeruginosa-Keimen zu kriechen. Würmer, die zuvor in einem sauberen Kulturmedium aufgewachsen waren, wählten gleich häufig den harmlosen und den pathogenen Bakterienrasen als Kriechziel. Anders war dies bei Artgenossen, die in ihrer Jugend in einer mit Pseudomonas aeruginosa verunreinigten Kultur aufgezogen worden waren. Solche Würmer, welche die gefährlichen Bakterien bereits kennen gelernt hatten, bevorzugten beim Wahlversuch eindeutig den harmlosen gegenüber dem pathogenen Bakterienrasen.

Die Forscher erklären dies mit einem assoziativen Lernvorgang des Fadenwurms, bei dem eine negative Erfahrung (eine frühe Infektion mit einem Pathogen) mit dessen Duft assoziiert wird. Ursache des Lernprozesses ist wohl ein Eingriff in das Serotinsystem, spekulieren die Wissenschaftler: Der Neurotransmitter wird offenbar beim gemeinsamen Auftreten einer bakteriellen Infektion und eines charakteristischen Geruches von bestimmten chemosensorischen Nerven vermehrt ausgeschüttet. Dadurch wird dann die Empfindlichkeit eines bestimmten Rezeptors dauerhaft verändert, was im späteren Leben eine Meidereaktion auf den Duft auslöst.

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