Eine Studie veröffentlicht am 10. Januar 2024 in PLOS-Krankheitserreger fanden heraus, dass Mücken bei höheren Temperaturen schneller altern. Diese Alterung schwächt wiederum das Immunsystem der Mücken und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich mit Krankheiten infizieren. Da die globale Temperatur aufgrund des Klimawandels steigt, könnten die Ergebnisse der Vanderbilt-Biologiestudentin Lindsay Martin und des Centennial-Professors für Biowissenschaften Julián Hillyer schwerwiegende Auswirkungen auf die Mückenpopulation und die Krankheitsübertragung haben.
Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation verursachen durch Vektoren übertragene Krankheiten wie Malaria und das Zika-Virus jährlich mehr als 700.000 Todesfälle. Sie machen etwa 17 % aller Infektionskrankheiten aus und werden durch blutsaugende Insekten wie Mücken übertragen. Die verheerenden Auswirkungen einer durch Vektoren übertragenen Krankheit sind zum Teil auf einen unheimlich einfachen Übertragungsmechanismus zurückzuführen – den Stich einer infizierten Mücke.
Wenn immunkompetente Menschen krank werden, löst der Körper im Allgemeinen eine Reihe von Immunreaktionen aus (denken Sie an das fiese Fieber, das mit COVID-19 einhergeht), um die Infektion zu beseitigen. Auch Mücken entwickeln Immunreaktionen, um Infektionen zu beseitigen, aber ihr Immunsystem hat sich so entwickelt, dass es sehr empfindlich auf die Umgebung reagiert. Dies liegt daran, dass Mücken ektotherm sind und ihre Körpertemperatur daher im Verhältnis zur Umgebungstemperatur schwankt.
Laut Martin „bedeutet dies, dass die Körpertemperatur der Mücke in einem wärmeren Klima ansteigt.“
Wie Menschen unterliegen auch Mücken einer Seneszenz, die eine Schwächung ihrer Physiologie mit zunehmendem Alter darstellt. „Wenn Mücken altern, kommt es zu einer Schwächung ihres Immunsystems, während sie höheren Temperaturen ausgesetzt sind“, sagte Martin. „Wir wollten wissen: Was sind die verstärkten Auswirkungen?“
Um die Reaktion der Mücken auf sich ändernde Temperaturen zu messen, züchtete Martin Mücken von der Geburt bis zum Tod in drei separaten begehbaren Kammern mit kontrollierter Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Anschließend infizierte sie über 7.000 Mücken und untersuchte deren Immunreaktionen in drei verschiedenen Altersstufen und Temperaturen.
„Wenn man rechnet, ergeben sich am Ende 48 verschiedene Kombinationen aus drei verschiedenen Variablen“, sagte der Vanderbilt-Biologe Julián Hillyer, Martins Betreuer und Co-Autor der Arbeit, „die Analyse ist rechnerisch recht komplex.“ „
Die Arbeit von Martin und Hillyer konzentrierte sich speziell auf eine Immunreaktion namens Melanisierung, bei der Mücken harte Melaninhüllen um Krankheitserreger bilden, um ihnen Nährstoffe zu entziehen. Unter dem Mikroskop lässt sich eine Melanisierung entlang der Bauchdecke einer Mücke beobachten. Martin fand heraus, dass Mücken bei höheren Temperaturen schneller altern, was wiederum die Melanisierungsreaktion abschwächt.
In zukünftigen Arbeiten planen Martin und das Hillyer-Labor zu untersuchen, wie sich steigende Temperaturen auf andere Immunreaktionen als die Melanisierung auswirken. Sie hoffen auch, einen Zusammenhang zwischen der Schwächung des Immunsystems und dem Überleben der Mücken herzustellen, was Auswirkungen auf die Übertragungsraten von Krankheiten haben könnte.
„Es ist komplex, denn wenn Mücken eine schwächere Immunantwort haben und die Wahrscheinlichkeit einer Infektion höher ist, ist auch die Wahrscheinlichkeit höher, dass sie an einer Infektion sterben“, sagte Martin, „und wenn sie sterben, bevor sie den nächsten Menschen beißen können.“ Opfer, das könnte die Übertragung von Krankheiten verringern.
Martin betont auch die Auswirkungen, die diese Arbeit über die Mücken hinaus auch auf andere ektotherme Insekten haben könnte. „Mücken sind Ektothermen, aber das gilt auch für die meisten Insekten“, fügte sie hinzu. „Wir müssen wirklich untersuchen, wie sich steigende Temperaturen auf unsere landwirtschaftlichen Systeme, Bestäuber und andere krankheitsübertragende Insekten auswirken.“
Mehr Informationen:
Lindsay E. Martin et al., Höhere Temperaturen beschleunigen die altersabhängige Abschwächung der Melanisierungsimmunantwort bei Mücken, PLOS-Krankheitserreger (2024). DOI: 10.1371/journal.ppat.1011935