Eine abnehmende Artenvielfalt kann die Ausbreitung von Viren begünstigen

Wie hängen Umweltveränderungen, Verlust der Artenvielfalt und die Ausbreitung von Krankheitserregern zusammen? Die Antwort ist ein Rätsel. Einen Teil dieses Puzzles haben Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-IZW nun in einer Studie über die Auswirkungen der Regenwaldrodung auf Mücken und die von ihnen übertragenen Viren beschrieben eLife.

Die Forscher zeigen, dass die Zerstörung tropischer Regenwälder die Vielfalt der Mückenarten beeinträchtigt. Gleichzeitig treten widerstandsfähigere Mückenarten häufiger auf – was auch bedeutet, dass die von ihnen übertragenen Viren häufiger vorkommen. Wenn es viele Individuen einer bestimmten Art gibt, können sich diese Viren schnell verbreiten.

Für ihre Studie untersuchten Forscher der Charité gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW), wie sich die Abholzung von Regenwäldern für Kaffee- oder Kakaoplantagen oder menschliche Siedlungen auf die Verbreitung und Vielfalt von Mücken und den von ihnen infizierten Viren auswirkt tragen.

Die Studie, die die Bereiche Virologie und Biodiversitätsforschung vereint, wurde von Prof. Sandra Junglen, Leiterin der Forschungsgruppe Ökologie und Evolution von Arboviren am Institut für Virologie der Charité, geleitet.

Für ihre Forschungsarbeit fing das Team zunächst Mücken rund um den Taï-Nationalpark im westafrikanischen Land Côte d’Ivoire. Dort gibt es ein breites Spektrum an Landnutzungen, von unberührtem Regenwald bis hin zu Sekundärwäldern, Kakao- und Kaffeeplantagen und Dörfern.

„Wir haben die von uns gefangenen Mückenarten identifiziert und auf Virusinfektionen getestet“, erklärt Kyra Hermanns vom Institut für Virologie der Charité, Erstautorin der Studie. „Dann haben wir untersucht, wie sich die Zusammensetzung der Mückenarten in den verschiedenen Landnutzungsarten unterscheidet, wo bestimmte Viren vorkommen und wie häufig sie vorkommen.“

Widerstandsfähige Mückenarten überwiegen andere

In einem gesunden Ökosystem wie einem unberührten Regenwald gibt es viele verschiedene Viren. Der Hauptgrund liegt darin, dass dort eine Vielzahl von Tierarten lebt, die das Virus übertragen und als Wirte fungieren können. Dies liegt daran, dass Viren immer an ihren Wirt gebunden sind.

Kommt es zu einer Veränderung im Ökosystem, hat das auch Auswirkungen auf die Viren, erklärt Junglen: „Wir haben 49 Virusarten entdeckt, wobei die größte Vielfalt an Wirten und Viren in unberührten oder minimal gestörten Lebensräumen beobachtet wurde.“ Die meisten der 49 verschiedenen Virusarten waren in den untersuchten Gebieten relativ selten. Neun von ihnen kamen jedoch häufig in mehreren Lebensräumen vor, wobei die Prävalenz von fünf Virusarten in gestörten Lebensräumen zunahm und in menschlichen Siedlungen die höchsten Werte erreichte.

„Das bedeutet, dass durch die Abholzung tropischer Regenwälder die Vielfalt der Mückenarten abnimmt, was die Zusammensetzung der Wirtstypen verändert. Einige widerstandsfähige Mückenarten haben sich in den gerodeten Gebieten sehr erfolgreich vermehrt und ihre Viren mitgebracht“, so Junglen und Leibniz -IZW-Wissenschaftlerin Prof. Stephanie Kramer-Schadt, die die Assoziationsanalysen der Mücken mit Viren und Lebensräumen durchgeführt hat, erklären.

Die Zusammensetzung einer bestimmten Artengemeinschaft hat somit einen direkten Einfluss auf die Verbreitung von Viren. „Wenn eine Wirtsart sehr häufig vorkommt, können sich Viren leichter verbreiten“, fügt Junglen hinzu. „Alle Viren, die wir häufiger fanden, kamen nachweislich in einer bestimmten Mückenart vor. Die Viren gehören verschiedenen Familien an und haben unterschiedliche Eigenschaften.“

„Damit konnten wir erstmals zeigen, dass die Ausbreitung der Viren nicht auf eine enge genetische Verwandtschaft zurückzuführen ist, sondern auf die Eigenschaften ihrer Wirte – insbesondere derjenigen Mückenarten, die sich in Lebensräumen, in denen dies der Fall ist, gut an veränderte Umweltbedingungen anpassen.“ gestört worden.

Neue Einblicke in die Dynamik von Infektionskrankheiten

Die von den Forschern gefundenen Viren befallen ausschließlich Mücken und können nach derzeitigem Stand nicht auf den Menschen übertragen werden. Dennoch sind sie ein wertvolles Modell, um zu verstehen, wie sich Veränderungen in der Vielfalt einer Artengemeinschaft auf das Vorhandensein und die Verbreitung von Viren auswirken.

„Unsere Studie macht deutlich, wie wichtig die Artenvielfalt ist und dass eine abnehmende Artenvielfalt das Gedeihen bestimmter Viren erleichtert, weil dadurch ihre Wirte häufiger vorkommen“, bemerkt Junglen.

„Bisher wurden solche Prozesse fast ausschließlich an einzelnen Krankheitserregern und einzelnen Wirten untersucht. Jetzt haben wir ein vollständigeres Bild, das wir für die weitere Forschung nutzen können“, erklärt sie.

Als nächsten Schritt planen die Forscher, weitere Lebensräume in anderen Ländern zu untersuchen. Ein Ziel besteht darin, die genauen Faktoren zu ermitteln, die die Vielfalt der Mückenarten bei Landnutzungsänderungen beeinflussen, und die Eigenschaften, die Viren haben müssen, um sich zu verbreiten mit ihren Gastgebern.