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26.07.17

Einbürgerung im Eilverfahren: Wie Epigenetik der tropischen Tigermücke hilft

Ein Forscherteam des Universitätsklinikums Frankfurt und des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums hat neue Erkenntnisse zur Kältetoleranz der tropischen Tigermücke in Deutschland gewonnen.

Sommerzeit ist auch Stechmückenzeit: Selbst exotische Arten wie die Asiatische Tigermücke finden hierzulande dann ideale Bedingungen vor. Die Tigermücke ist nicht nur jenes Insekt, das sich in den letzten 30 Jahren am schnellsten weltweit ausgebreitet hat. Sie ist auch in der Lage, für Mensch und Tier gefährliche Viren und Parasiten zu übertragen. Wie es diese ursprünglich tropische Art schafft, schlagartig mit den kühlen Jahreszeiten in Deutschland zurechtzukommen, war der Wissenschaft lange ein Rätsel. Ein Forscherteam des Universitätsklinikums Frankfurt und des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums berichtet nun im Journal of Insect Physiology, dass ein besonders schneller, epigenetischer Anpassungsmechanismus zugrunde liegen könnte.

Gefährliche Überlebenskünstler
Ein Blick nach Südamerika und Asien verrät, wozu diese Mücken in der Lage sind: Dort sorgen die Asiatische Tigermücke Aedes albopictus und ihre Verwandte, die Gelbfiebermücke Aedes aegypti, für die Übertragung von Viren wie den Erregern von Dengue- und Chikungunya-Fieber. Seit ein paar Jahren kommt die Tigermücke auch in Europa nördlich der Alpen vor. In kalten Gefilden kann sie den Winter mithilfe frostresistenter Dauereier überstehen. Da sich die Art überraschend schnell an neue klimatische Verhältnisse anzupassen scheint, untersuchte das Frankfurter Forscherteam dieses Phänomen mit einem Experiment.

Künstlicher Winter bringt Einsicht
Dabei standen epigenetische Veränderungen im Fokus. Die Epigenetik ist mit dafür verantwortlich, ob ein Gen aktiv ist oder nicht. Ein zentraler Prozess dabei ist die Methylierung. Kleine Moleküle docken an die DNA einer Zelle an und können so die Ausprägung von speziellen Merkmalen aus der Erbinformation kontrollieren. Während die DNA eines Gens immer konstant bleibt, kann sich die Epigenetik einer Zelle entsprechend durch Umwelteinflüsse verändern.

In einem Versuch haben die Frankfurter Forscher die Larven eines tropischen Stammes der Tigermücke dem Einfluss von Chemikalien ausgesetzt, die sich erwiesenermaßen auf die Methylierung und damit die Epigenetik auswirken. Allerdings haben die Chemikalien keinen konkreten Angriffspunkt, sondern sie wirken ungezielt. Bildlich gesprochen haben die Frankfurter Forscher also mit einem epigenetischen Schrotgewehr auf die DNA der Asiatischen Tigermücke geschossen. Im Anschluss bestimmten sie die Auswirkungen auf das Erbmerkmal der Frostresistenz der Eier in den darauffolgenden Generationen. „Wir haben die Eier schrittweise abgekühlt und dann bei rund -2°C gelagert, um so einen Winter zu simulieren. Täglich haben wir Teilproben wieder aufgetaut und geschaut, wie viele Eier den ‚Winter‘ überlebten. Dadurch konnten wir exakt berechnen, ab wann die Mehrheit einer Behandlungsgruppe durch die Kälte gestorben ist“, so der Leitautor der Studie, Dr. Aljoscha Kreß vom Institut für Arbeitsmedizin, Sozialmedizin und Umweltmedizin des Fachbereichs Medizin der Goethe-Universität.

Dabei haben die Forscher festgestellt, dass die Stechmückeneier durch bestimmte Chemikalien kälteresistenter wurden – und zwar über mehrere Generationen: Die behandelten Mücken konnten die frostigen Temperaturen im Ei rund 65 Prozent länger überleben. „Unsere Anfangsvermutungen wurden bestätigt: Die Epigenetik der Mücken und die Frosthärte ihrer Eier stehen in einem Zusammenhang. Epigenetische Veränderungen könnten also für die schnelle Ausbreitung der Art eine wichtige Rolle spielen. Es scheint so, dass durch unsere Behandlungen vorhandene Erbinformationen zur Kälteresistenz der Tigermücke freigegeben wurden. Das ist noch kein kausaler Beweis. Aber das Bild, wie die extrem schnelle Anpassung dieser Art an das Klima in Europa und anderswo funktioniert, wird nun um einiges schärfer“, erklärt Dr. Kreß.

Erkenntnisse auch für andere Wissenschaftsgebiete
Diese Erkenntnisse sind nicht nur für andere Untersuchungen über Stechmücken wie zum Beispiel ihre Insektizid-Resistenz von Bedeutung, sondern tragen auch zu einem veränderten Blick der Wissenschaft darauf bei, wie zahlreiche weitere Tierarten auf sich wandelnde Klimabedingungen reagieren könnten.

Publikation:
Kreß, A., Oppold, A.-M., Kuch, U., Oehlmann, J., Müller, R., 2017. Cold tolerance of the Asian tiger mosquito Aedes albopictus and its response to epigenetic alterations. Journal of Insect Physiology 99, 113–121. doi:10.1016/j.jinsphys.2017.04.003 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002219101630350X

Bildmaterial:

Die ursprünglich tropische Tigermücke findet nun auch nördlich der Alpen optimale Bedingungen zur Fortpflanzung.

Copyright: James Gathany/CDC
Der Abdruck der Fotos ist kostenfrei.

Für weitere Informationen:
Dr. Aljoscha Kreß
Institut für Arbeitsmedizin, Sozialmedizin und Umweltmedizin
Universitätsklinikum Frankfurt und
Fachbereich Medizin der Goethe-Universität
E-Mail kress@med.uni-frankfurt.de

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