Blutmahlzeit stärkt Virenabwehr - nahrungsspezifische Anpassungen bei Vampirfledermäusen

(23.02.2018) Vampirfledermäuse ernähren sich ausschließlich von Blut - eine einzigartige Lebeweise unter Säugetieren.

Man vermutet schon lange, dass im Laufe der Evolution hochspezifische Anpassungen zu dieser Lebensweise geführt haben, die im Genom dieser Tiere sichtbar wären. Auch die Gemeinschaft der Mikroorganismen im Verdauungstrakt, das Mikrobiom, spielt vermutlich eine wesentliche Rolle beim Verdauen von Blut.


Vampirfledermaus

Wie stark beeinflussen Viren aus einer Blutmahlzeit die Gesundheit der Vampirfledermäuse? Um diese Vermutungen zu überprüfen und diese Frage zu beantworten, erforschten WissenschaftlerInnen des Berliner Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) zusammen mit internationalen Partnern das Genom der Fledermäuse und der Mikroorganismen im Darm.

Die Ergebnisse bestätigen die große Bedeutung des Mikrobioms bei der Ernährung mit Blut und der Verbesserung der Resistenz gegen Virusinfektionen. Als möglicher Überträger der Tollwut werden Vampirfledermäuse als Bedrohung für Nutztiere angesehen.

Wie sich herausgestellt hat, tragen sie weniger infektiöse Viren mit sich als bisher angenommen. Diese Ergebnisse sind in den Fachzeitschriften „Nature Ecology & Evolution" und „EcoHealth" veröffentlicht.

Die Spezialisierung auf eine einzige Nahrungsquelle geht oft mit genetischen Anpassungen einher. Der „Gemeine Vampir“ (Desmodus rotundus) gehört zur Unterfamilie der Vampirfledermäuse, die an eine Ernährung mit Blut angepasst sind.

Man bezeichnet diese Ernährungsform auch als sanguivor, Blutfresser. Arm an Vitaminen, Fetten und Glukose und mit einem hohen Salzgehalt bietet Blut als einzige Nahrungsquelle eine Menge Herausforderungen.

Durch das Blut sind die Tiere außerdem einer Vielzahl von Krankheitserregern, inklusive Viren, ausgesetzt. Das internationale Forschungsteam sequenzierte und analysierte das Genom der Vampirfledermaus und untersuchte das Mikrobiom des Darms, um zunächst spezielle Anpassungen an die Ernährungsweise mit Blut aufzuspüren.

Die WissenschaftlerInnen des Leibniz-IZW und ihre KollegInnen entdeckten, dass Anpassungen an die Ernährung mittels Blut sowohl auf Veränderungen im Genom als auch im Mikrobiom zurückzuführen sind.

Die Anpassungsleistung umfasst eine Vielzahl von Prozessen - den Umgang mit Stickstoffabfällen und erhöhtem osmotischen Druck, Eisenanreicherungen sowie Veränderungen der Immunität.

Das Mikrobiom der Vampire unterscheidet sich stark von dem der Fleisch, Insekten oder Früchte fressenden Fledermäuse.

Es enthält außerdem mehr gesundheitsfördernde Bakterien, die zur Produktion antiviraler Substanzen fähig sind.

In einer zweiten Studie untersuchten die Leibniz-IZWler mit Kollegen aus Mexiko das Vorkommen von Viren in Vampirfledermäusen und Rindern in der gleichen Gegend.

Überraschenderweise gab es keine gemeinsamen krankheitserregenden Viren bei Fledermäusen und Rindern. Und Vampirfledermäuse wiesen viel weniger Retroviren auf als andere Fledermäuse oder andere Säugetiere.

„Um die evolutionären Anpassungen eines Tieres zu verstehen, ist es notwendig, es aus einer Gesamtperspektive zu untersuchen, die die Interaktionen eines Tieres mit seiner Umgebung und seinem Mikrobiom beinhalten“, sagt Dr. Marina Escalera-Zamudio, frühere Doktorandin am Leibniz-IZW und derzeit Postdoktorandin an der Universität Oxford. „Bei Vampirfledermäusen hilft das Mikrobiom, die schwerverdauliche und nährstoffarme Blut-Diät zu verarbeiten.

Darüber hinaus trägt es dazu bei, sich erfolgreich gegen die im Blut befindlichen Viren zu verteidigen.

Für mich als Wissenschaftlerin ist das ein sehr gutes Beispiel für die wechselseitige Abhängigkeit zwischen einer Tierart und seinem Mikrobiom, hier in Form der Bakteriengemeinschaft, während des Evolutionsprozesses ", sagt Escalera-Zamudio.

Offensichtlich wurde auch das Risiko überschätzt, mit dem Fledermäuse für die Übertragung von Viren verantwortlich sein können. Die Studien zeigen, dass zur Beantwortung dieser Frage die Wirtsökologie, artspezifische Anpassungen und das Mikrobiom berücksichtigt werden müssen.

Publikationen

Zepeda Mendoza ML, X Xiong, Escalera-Zamudio M, Runge AK, Thézé J, Streickerf D, Frank HK, Loza-Rubio E, Liu S, Ryder OA, Samaniego Castruita JA, Katzourakis A, Pacheco G, Taboada B, Löber U, Pybus OG, Li Y, Rojas-Anaya E, Bohmann K, Baeza AC, Arias CF, Liu S, Alex D. Greenwood, Bertelsen MF, Whiten NE, Buncen M, Zhang G, Sicheritz-Pontén T, Gilbert MTP (2017): Hologenomic adaptations underlying the evolution of sanguivory in the common vampire bat. Nature Ecology & Evolution. doi: 10.1038/s41559-018-0476-8.

Escalera-Zamudio M, Taboada B, Rojas-Anaya E, Löber U, Loza-Rubio E, Arias CF, Greenwood AD (2017): Viral communities among sympatric vampire bats and cattle. EcoHealth. doi: 10.1007/s10393-017-1297-y. 10.1007/s.




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