Parasitismus

Parasiten auf Menschen

"Der Mensch ist Wirt für fast 300 Arten parasitärer Würmer und über 70 Arten von Einzellern, von denen einige von unseren Primatenvorfahren abstammen und andere von den Tieren, die wir während unserer relativ kurzen Geschichte auf der Erde domestiziert haben oder mit denen wir in Kontakt gekommen sind. Unser Wissen über parasitäre Infektionen reicht bis in die Antike".

Biologischer Kontext

Wenn man die obige Definition anwendet, können viele Organismen, die Pflanzen fressen, als Parasiten angesehen werden, da sie sich weitgehend oder ganz von einer einzelnen Pflanze ernähren. Beispiele wären viele pflanzenfressende Insekten: die Hemiptera oder echte Wanzen (Blatthüpfer, Froschspringer, Blattläuse, Schildläuse und Weiße Fliegen). Die Larven der Schmetterlinge fressen und reifen gewöhnlich an einem einzigen Individuum der Wirtspflanzenart, und was sie fressen, macht den größten Teil der Nahrung während ihrer gesamten Lebensspanne aus. Darüber hinaus können Raupen das Blattwerk der Wirtspflanze ernsthaft schädigen und tun dies oft auch. Andere Ordnungen haben ebenfalls viele parasitäre Pflanzenfresser: Thysanoptera (Thripse), Coleoptera (Käfer), Diptera (Fliegen).

Parasiten größerer Tiere machen einen Großteil der Forschung für veterinärmedizinische und medizinische Zwecke aus. Zu diesen Parasiten gehören Viren, Bakterien, Protozoen, Plattwürmer (Egel und Bandwürmer), Nematoden (Spulwürmer), Arthropoden (Krebstiere, Insekten, Milben). Parasitäre Wespen und Fliegen sind für den Entomologen von großem Interesse und können zur biologischen Bekämpfung eingesetzt werden.

Andererseits haben viele blutsaugende Insekten (z.B. Stechmücken) nur kurzen Kontakt mit einem Wirt und sollten daher vielleicht nicht als Parasiten betrachtet werden. ^p5

Eine große Anzahl von Arten sind parasitär. Eine Untersuchung der Ernährungsgewohnheiten britischer Insekten ergab, dass etwa 35% Parasiten auf Pflanzen und etwas mehr Parasiten auf Tieren waren. Das bedeutet, dass fast 71% der Insekten in Großbritannien parasitisch sind. Da britische Insekten besser bekannt sind als anderswo (aufgrund der Länge der Zeit, die sie untersucht wurden), bedeutet dies, dass die Mehrheit der Insektenarten weltweit parasitär sind. Es gibt auch mehrere andere wirbellose Phyla, die ganz oder weitgehend parasitisch sind. Plattwürmer und Spulwürmer kommen in praktisch allen wildlebenden Wirbeltierarten vor. Protozoen-Parasiten sind ebenfalls allgegenwärtig. Daher ist Parasitismus mit ziemlicher Sicherheit die häufigste Ernährungsweise auf der Erde.

"Es ist klar, dass Parasitismus als Lebensform häufiger vorkommt als alle anderen Fütterungsstrategien zusammen". ^S8

Milben, die einen Erntehelfer parasitieren

Terminologie des Parasitismus

• Ektoparasiten leben an der Außenseite einer Pflanze oder eines Tieres.
• Endoparasiten leben im Inneren einer Pflanze oder eines Tieres. Intrazelluläre Parasiten leben innerhalb von Zellen; interzelluläre Parasiten leben in den Räumen zwischen den Zellen.
• Parasitoide sind Organismen, deren Larvenentwicklung im Körper eines anderen Organismus stattfindet und zum Tod des Wirts führt. Es gibt zwölf Überfamilien von Wespen, die ganz oder überwiegend parasitoid sind, wie z.B. die Schlupfwespen, deren Artenzahl über 80.000 liegt. Die Interaktion zwischen dem Parasitoiden und dem Wirt unterscheidet sich grundlegend von echten Parasiten und ihrem Wirt und weist einige Gemeinsamkeiten mit Raubtieren auf.
• Ein Vektor ist eine dritte Partei, die den Parasiten zum Wirt trägt. Bei der Malaria ist also die Mücke der Vektor, das Plasmodium-Protozoon der Parasit und das Säugetier der Wirt. Die Mücke ist sowohl ein Ektoparasit als auch ein Vektor.
• Ein Epiparasit ist ein Parasit, der sich von einem anderen Parasiten ernährt.
• Kleptoparasiten stehlen Nahrung von anderen Arten.
• Brutparasiten (wie der Kuckuck) veranlassen andere Arten, ihre Jungen aufzuziehen. Der Kuckuck ist ein weiterer Brutparasit.
• Sozialparasiten machen sich die Interaktionen zwischen Mitgliedern sozialer Organismen wie Ameisen oder Termiten zunutze.

Ökologie

Zerstreuung und Reproduktion

Parasiten sind an kleine, abgetrennte Lebensräume angepasst. Für einen Parasiten ist jeder Wirt eine Insel, die von einer feindlichen Umgebung umgeben ist. Für einen kleinen Organismus stellen die Abstände zwischen Wirten oder Wirtsgruppen eine Gefahr dar. Anpassungen zur Überbrückung dieser Gefahr sind:

• Massenproduktion von Sporen oder Eiern.
• Zerstreuung der fruchtbaren Weibchen.
• Zerstreuung durch Anheftung an einen größeren Organismus (viele Ektoparasiten).
• Extreme Langlebigkeit der Ruhestadien (Sporen oder Zysten). Beispielsweise können pflanzenparasitäre Nematoden 23 Jahre lang ruhend bleiben.
• Parthenogenese und Inzucht unter den Nachkommen eines einzelnen Weibchens sind bei Parasiten weit verbreitet.

Parasiten existieren also in kleinen, genetisch ähnlichen Gruppen mit wenig Genfluss zwischen ihnen. Infolgedessen haben sie Anpassungen, um ihre Verbreitungs- und Reproduktionsprobleme zu lösen.

Parasiten sind hoch spezialisiert

Parasiten sind mit einer Umgebung konfrontiert, die in Zeit und Raum variiert. Folglich treten sowohl lokale (geographische) Rassen als auch Polymorphismus auf. Beide können in der gleichen Art vorkommen. Parasiten sind sehr spezialisierte Ernährer: Viele Arten haben in jeder Phase ihres Lebenszyklus nur einen Wirt. Einige wenige verwenden mehr als zwei Wirtsarten.

Komplexe Lebenszyklen

Viele Parasiten haben komplexe Lebenszyklen. Tremadoden, die Fluken, sind eine parasitäre Klasse von Plattwürmern (Platyhelminthen) mit über 20.000 Arten. Die meisten von ihnen infizieren im ersten Teil des Lebenszyklus Mollusken und im zweiten Teil Wirbeltiere. Die Biologie des Buschtyphus ist sogar noch komplexer. Sie umfasst diese Faktoren:

1. Das Erregerbakterium Rickettsia.

2. Drückeberger, die ektoparasitische Milben sind.

3. Kleine Säugetiere, insbesondere Ratten.

4. Gestrüppige Vegetation mit feuchten Bedingungen

5. Menschen, die durch Flecken gehen, in denen die oben genannten vorhanden sind.

Das Auftreten all dieser Faktoren zusammen wäre räumlich begrenzt und zeitlich kurz. Dies ist typisch für die Ökologie parasitärer Infektionen.

Entwicklung

Schnelle Speziation

Sowohl die Evolutionsraten als auch die Speziationsraten können hoch sein. Geschwisterarten sind sehr häufig in der Wanze Erythroneura, bei der etwa 150 Übertragungen von einem Wirt zum anderen zu etwa 500 Arten in der Gattung geführt haben.

Der deutlichste Beweis dafür ist die große Größe vieler Parasitenfamilien.

"Obwohl sich einige parasitäre Taxa viel später als räuberische Taxa entwickelten, sind Familien von Parasiten auf Pflanzen im Durchschnitt fast achtmal größer als die von Raubtieren, und Familien von Parasiten auf Tieren sind über zehnmal größer". ^p26

Manchmal gibt es gute Beweise für die Geschwindigkeit der Speziation. Zum Beispiel müssen sich fünf oder mehr Arten der Motte Hedylepta innerhalb von 1000 Jahren auf Hawaii entwickelt haben, weil sie spezifisch für die Banane sind, die erst damals eingeführt wurde.

Adaptive Strahlung

Die adaptive Strahlung bei Parasiten ist umfangreich. Ihre Entwicklung in jedem Taxon (Gruppe) hängt davon ab:

Die Vielfalt der Gastgeber. Wie viele Arten es in der Gruppe gibt, die parastiert wird, und wie unterschiedlich sie voneinander sind.

Die Größe des Wirtsziels: Körpergröße, Bevölkerung, geographische Verteilung.

Die evolutionäre Zeit, die für die Kolonisierung von Wirten zur Verfügung steht.

Der selektive Druck zur evolutionären Modifikation.

Die Vielfalt der Gastgeber ist ein großer Faktor. Wenn viele verwandte Wirtsarten zur Verfügung stehen, werden sich viele verwandte Parasitenarten entwickeln. Milben auf Lepidoptera-Familien oder Flöhe auf Säugetieren und Vögeln sind gute Beispiele dafür. Die Eichler-Regel lautet wie folgt:

"Vergleicht man eine große Gruppe von Wirten, die aus einer Vielzahl von Arten besteht, mit einer äquivalenten Gruppe, die aus wenigen Vertretern besteht, hat die größere Gruppe die größere Vielfalt der parasitären Fauna".

Die beiden britischen Eichen unterstützen direkt etwa 439 Parasitenarten und indirekt viele hundert weitere, die diese Parasiten parasitieren. "Es wäre sicherlich eine Unterschätzung zu sagen, dass die beiden britischen Eichenarten die Hauptprodukte für tausend Parasitenarten sind". ^p28 Offensichtlich ist die grosse Grösse dieser Bäume ein Faktor für die Anzahl der Parasitenarten. Im Allgemeinen gilt dies unabhängig davon, ob der Wirt eine Pflanze oder ein Tier ist. Ein grösserer Vogel wird mehr Ektoparasitenarten beherbergen als ein kleiner Vogel.

Mehr Zeit, mehr Arten

Einer der Gründe, warum große Bäume so viele Parasiten haben, ist, dass sie im Vergleich zu anderen Pflanzenarten in einem bestimmten Gebiet lange Zeit gelebt haben können. Sie haben länger Zeit gehabt, um Parasiten anzuhäufen.

Parasiten können am nützlichsten sein, um die phylogenetischen Beziehungen ihrer Wirte zu sortieren. Geschwisterliche Wirtsarten wurden entdeckt, als sich ihre Parasiten auseinander entwickelten. Gemeinsame Vorfahren der heutigen Parasiten waren selbst Parasiten der gemeinsamen Vorfahren der heutigen Wirte.

Auswahl für die Ko-Evolution

So wie der Wirt seine Abwehrkräfte entwickelt, so entwickelt sich auch der Parasit, um damit fertig zu werden. Das ist Ko-Evolution.

Betrachten Sie zwei Familien von Wirtspflanzen, die Umbellifers (Fenchel, Kreuzkümmel, Petersilie, Schierling) und die Gramineae (Gräser). Die Doldenblütler haben viele aromatische Arten und sind chemisch vielfältig und pharmazeutisch interessant. Ihre Harze und Öle sind Abwehrstoffe gegen Pflanzenfresser und Parasitismus. Auf der anderen Seite haben die Gräser eine große Abwehr gegen Pflanzenfresser: Ihre steinigen Einschlüsse in ihren Zellen zermürben die Zähne pflanzenfressender Säugetiere, aber sie haben nur wenige chemische Abwehrkräfte. Beide Familien werden von Blattminierfliegen angegriffen. Es gibt viermal so viele Grasarten wie Doldenblütler, aber es gibt doppelt so viele Minierfliegenarten auf den Doldenblütlern.

"Dies liegt offenbar daran, dass die chemische Vielfalt der potenziellen Wirte innerhalb der Umbelliferae eine Spezialisierung der Parasiten erzwungen hat. Zweiundachtzig Prozent der Miniermotten-Arten befallen jeweils nur eine Gattung".

Sympatrische Speziation

Hierbei handelt es sich um eine Speziation, die keine geographische Isolation erfordert. Ernst Mayr, der Hauptexponent der geographischen Speziation, räumte ein, dass Wirtsrassen phytophager Tiere "den einzigen bekannten Fall darstellen, der auf das mögliche Auftreten einer beginnenden sympatrischen Speziation hinweist".