Amber enthüllt die Entwicklung des Parasitismus von Nematoden

Nematoden (Spulwürmer) sind weltweit in fast allen Lebensräumen verbreitet. Die Mermithidae, eine Familie von Nematoden, die größer als andere sind, sind obligate wirbellose Parasiten, die in Insekten, Tausendfüßlern, Krebstieren, Spinnen, Weichtieren und Regenwürmern vorkommen. Sie können die Morphologie, Physiologie und sogar das Verhalten ihrer Wirte beeinflussen.

Fossilien von Mermithiden-Nematoden wurden hauptsächlich aus baltischem Bernstein des Eozäns (11 Arten) und dominikanischem Bernstein des Miozäns (neun Arten) entdeckt, bisher wurden jedoch nur vier Arten aus der Zeit vor dem Känozoikum nachgewiesen. Daher ist wenig über die frühe Entwicklung des Parasitismus bekannt.

Kürzlich haben Forscher unter der Leitung von Prof. Wang Bo vom Nanjing Institute of Geology and Paleontology of the Chinese Academy of Sciences (NIGPAS) in Zusammenarbeit mit Kollegen aus den USA und dem Vereinigten Königreich 16 neue Mermithiden entdeckt, die mit ihren Insektenwirten aus der Mitte des 20. Jahrhunderts in Verbindung stehen -Kachin-Bernstein aus der Kreidezeit (vor etwa 100 Millionen Jahren).

Die Studie wurde veröffentlicht in eLife am 14. Juli. Es enthüllt eine scheinbar verschwundene Geschichte von Nematoden, die kreidezeitliche Insekten parasitierten.

In dieser Studie wurden 16 neue Mermithiden beschrieben, die mit ihren Wirtsinsekten assoziiert sind, darunter neun neue Arten, was die Vielfalt der Mermithidae aus der Kreidezeit verdreifacht (von vier auf 13 Arten). Mittlerweile sind neuen Aufzeichnungen dieser Studie zufolge neun Insektenordnungen bekannt, die im Kachin-Bernstein von Mermithiden-Nematoden befallen waren, und diese Zahl ist sogar höher als die des baltischen Bernsteins und des dominikanischen Bernsteins (sechs bzw. drei Insektenordnungen).

„Dieses Ergebnis legt nahe, dass der Parasitismus von Insekten durch Mermitiden in der mittleren Kreidezeit tatsächlich weit verbreitet war und wahrscheinlich bereits eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Insektenpopulation in terrestrischen Ökosystemen der Kreidezeit spielte“, sagte Prof. Wang, korrespondierender Autor der Studie.

Die Forscher fanden heraus, dass 12 dieser 16 Mermithiden des Kachin-Bernsteins bisher unbekannte Wirte wie Borstenschwänze (Archaeognatha), Barklice (Psocodea) und Zikaden (Perforissidae) umfassten. Diese Studie liefert auch die ersten Fossilienfunde von Mermithiden, die Libellen (Odonata), Ohrwürmer (Dermaptera), Grillen (Orthoptera) und Kakerlaken (Blattodea) parasitieren, vier Wirtsgemeinschaften, die anhand vorhandener Aufzeichnungen vorhergesagt wurden, jedoch ohne fossile Beweise.

Darüber hinaus ist unter den in Kachin-Bernstein konservierten Insektenwirten von Mermithiden nur eine der neun Ordnungen (Diptera) holometabolisch, während es im baltischen Bernstein vier von sechs und im dominikanischen Bernstein alle drei sind.

Ähnlich verhält es sich, wenn es um das Ausmaß des Nematodenparasitismus geht. Im Kachin-Bernstein sind nur etwa 40 % der Wirte holometabolisch, während dieser Prozentsatz im baltischen und dominikanischen Bernstein auf 80 % ansteigt. Holometabola sind die wichtigsten Wirte der heutigen Mermithiden sowie aller wirbellos parasitierenden Nematoden, und diese Hexapoden-Untergruppe dominierte die Insektenfauna während der Kreidezeit.

Diese Studie zeigt, dass Nematoden Holometabola nicht vollständig als Wirte ausgenutzt hatten und nicht-holometabole Insekten in der mittleren Kreidezeit eher als Wirte zur Verfügung standen. Die weit verbreitete Assoziation zwischen Nematoden und Holometabola könnte sich später gebildet haben.

„Diese Studie bietet einen Einblick in die Struktur alter parasitärer Nematoden-Wirts-Assoziationen und ihre Entwicklung in den letzten 100 Millionen Jahren“, sagte Luo Cihang, Ph.D. Kandidat von NIGPAS und Erstautor der Studie. „Es bietet auch neue Möglichkeiten, die Entwicklung des Parasitismus mithilfe von Bernstein zu untersuchen und liefert direkte Beweise für die Rekonstruktion des terrestrischen Ökosystems der Kreidezeit.“

Laut einem in derselben Zeitschrift veröffentlichten Kommentar lieferte diese Forschung ein gutes Beispiel für die Untersuchung der Koevolution von Nematoden und ihrem Wirt und half Wissenschaftlern, das Aussterberisiko moderner Arten besser einzuschätzen.