Zombie-Pilze: Ophiocordyceps und die Ameisen

Eine Ameise verlässt ihr Nest, klettert auf eine Pflanze, klammert sich mit den Mandibeln an ein Blatt und lässt nicht mehr los. Schliesslich stirbt sie dort, und einige Tage später wächst ein Stiel aus ihrem Kopf. Das ist kein Filmszenario: Es ist das Werk des Zombie-Pilzes, Ophiocordyceps, eines Parasiten, der das Verhalten seines Wirts übernimmt. Wie geht er dabei vor, und was wissen die Forschenden wirklich über diesen Mechanismus?

Diese parasitischen Pilze sind nur eine von vielen Strategien im Reich der Pilze: Unser Artikel über die grossen Pilzfamilien gibt einen Überblick.

Tote Ameise an einem Blatt festgeklammert, aus ihrem Kopf wächst der Stiel von Ophiocordyceps — Fourmi Camponotus leonardi morte, accrochée à la nervure d’une feuille, avec le stroma d’Ophiocordyceps unilateralis qui sort de l’arrière de sa tête. Photo : David P. Hughes et Maj-Britt Pontoppidan, CC BY 2.5, via Wikimedia Commons, image redimensionnée

Wer ist der Zombie-Pilz?

Unter dem Namen «Zombie-Pilz» fasst man mehrere Ophiocordyceps-Arten zusammen, insbesondere jene des Artkomplexes Ophiocordyceps unilateralis. Es sind parasitische Pilze von Insekten, vor allem von Ameisen, die in tropischen und subtropischen Wäldern leben, unter anderem in Thailand, Brasilien und im Süden der USA.

Diese Pilze sind in der Regel sehr spezialisiert. Manche Ophiocordyceps-Arten können mehrere Ameisenarten befallen, lösen das typische Verhalten aber nur bei ihrem natürlichen Wirt aus. In Thailand zum Beispiel befasst sich eine Referenzstudie mit der Rossameise Camponotus leonardi. In Florida arbeiten die Forschenden mit Camponotus floridanus und ihrem eigenen Ophiocordyceps. Diese enge Bindung erklärt, warum man von einer Manipulation «nach Mass» spricht: Der Pilz ist an die Biologie seines Wirts angepasst.

Der hier beschriebene Ablauf entspricht den am besten untersuchten Systemen, und die Einzelheiten variieren je nach Pilzart, Wirtsameise und Umgebung.

Von der Infektion bis zum Tod der Ameise

Alles beginnt mit einer Spore, die sich auf einer Ameise festsetzt, die über den Waldboden läuft. Der Pilz durchdringt ihre Kutikula und entwickelt sich dann im Inneren des Körpers.

Mehrere Wochen lang wirkt die Ameise normal. Bei Camponotus floridanus traten die typischen Verhaltensweisen, insbesondere das Klettern und das Zubeissen, in einem Laborversuch in der Regel 21 bis 27 Tage nach der Infektion auf, manchmal erst nach bis zu 33 Tagen. Bei Camponotus castaneus und Camponotus americanus zeigten sich diese Verhaltensweisen in einer anderen Studie 14 bis 22 Tage nach der Injektion des Pilzes.

Ein zielloses Umherirren

Dann verlässt die infizierte Ameise die Kolonie und ihre Pfade, ein für eine gesunde Ameise ungewöhnliches Verhalten. Im thailändischen Wald sahen die Forschenden sie allein und ziellos umherlaufen, wobei sie in der Nähe ihres Ausgangspunkts blieb: Die Autoren sprechen vom «Gang eines Betrunkenen». Ihr Körper wird von unregelmässigen Zuckungen geschüttelt, die sie manchmal von der Vegetation fallen lassen, ein in dieser Studie typisches Verhalten infizierter Ameisen. Nach dem Sturz läuft sie wieder los und klettert erneut auf eine junge Pflanze.

In dieser Studie bissen die infizierten Ameisen schliesslich in ein Blatt, etwa 25 Zentimeter über dem Boden. Diese Höhe variiert je nach untersuchtem Pilz und untersuchter Ameise: Es ist keine allgemeingültige Regel.

Der tödliche Biss

Unter dem Einfluss des Pilzes vollführt die Ameise nun eine letzte Handlung, deren genaue Mechanismen zum Teil unverstanden bleiben: Sie rammt ihre Mandibeln selbst in ein Blatt, meist in eine Blattader, und lässt nicht mehr los. In der Feldstudie in Thailand geschah dies fast immer um die Mittagszeit, wenn die Sonne am höchsten steht.

Warum dieser Biss? Er würde es der Ameise erlauben, auch nach ihrem Tod am Blatt befestigt zu bleiben. Die Muskeln der Mandibeln bauen sich ab, der Kiefer blockiert, und der Körper bleibt auch nach dem Tod am Blatt hängen, in einer Höhe, die für die Entwicklung des Pilzes günstig zu sein scheint. Was man noch nicht weiss: wie er dieses Verhalten auslöst und warum die Ameisen gerade eine Blattader wählen.

Die Ameise stirbt einige Stunden später, die Mandibeln noch immer am Blatt festgeklammert. Nach ihrem Tod entwickelt sich der Pilz weiter: 2 bis 3 Tage später treten seine Fäden aus dem Körper aus, dann wächst ein Stiel am Hinterkopf der Ameise. Dieses Stroma setzt Sporen frei, die auf den Waldboden fallen, wo sie weitere Ameisen befallen können.

Wie steuert der Pilz die Ameise?

Das ist die grosse Frage, und die Wissenschaft hat noch nicht alle Antworten. Entgegen einer verbreiteten Vorstellung scheint der Pilz nicht in das Gehirn eindringen zu müssen, um die Ameise zu manipulieren. Bei den untersuchten Arten besiedelt er insbesondere die Muskeln und bildet ein Netz im Körper, während das Gehirn Veränderungen im Stoffwechsel zeigt. Mehrere Beobachtungen sprechen dafür:

Ausgeschiedene Substanzen. Forschende brachten den Pilz im Labor mit Ameisengehirnen in Kontakt. Der Pilz setzt dann je nach Ameisenart unterschiedliche Substanzen frei, was einer auf den jeweiligen Wirt zugeschnittenen Manipulation entspricht. Keines dieser Moleküle löst, einzeln injiziert, das Verhalten aus: Es handelt sich also wohl um ein Zusammenspiel mehrerer Verbindungen.
Abgebaute Muskeln. Bei allen im thailändischen Wald unter dem Mikroskop untersuchten Ameisen waren die Muskeln, die die Mandibeln steuern, geschädigt. Das würde erklären, warum die Ameise auch nach ihrem Tod am Blatt verriegelt bleibt.
Ein veränderter Stoffwechsel. Analysen deuten auf Veränderungen bei Molekülen hin, die an der Nervensignalübertragung beteiligt sind, insbesondere Dopamin. Das sind Hypothesen: Die Forschenden haben sie noch nicht durch direkte Messungen bestätigt.

Die Forschenden betonen auch die Spezifität: Ein an eine Ameisenart angepasster Ophiocordyceps steuert nicht zwingend eine andere. In Injektionsversuchen starben manche nicht natürlich befallenen Arten, ohne je zu klettern oder in ein Blatt zu beissen.

Trotz dieser Fortschritte kennen die Forschenden noch nicht alle Mechanismen, die Laufen, Klettern und Zubeissen koordinieren. Die Manipulation ergibt sich wahrscheinlich aus mehreren Wechselwirkungen zwischen dem Pilz, den Muskeln und der Physiologie des Insekts.

Eine Geschichte von 48 Millionen Jahren

Dieses Verhalten ist nicht neu. 2010 beschrieb ein Team unter der Leitung von David Hughes ein fossiles Blatt aus der Grube Messel in Deutschland, das etwa 48 Millionen Jahre alt ist. Es trägt Bissspuren, die jenen ähneln, die heute infizierte Ameisen hinterlassen, mit in eine Blattader gerammten Mandibeln.

Das Fossil bewahrt den Pilz selbst nicht: Diese Spuren werden als eines der ältesten bekannten Zeugnisse für die Verhaltensmanipulation durch einen Parasiten gedeutet. Sie legen nahe, dass diese Beziehung zwischen einem Pilz und einer Ameise sehr alt ist.

Die Ameisen lassen sich nicht alles gefallen

Eine Ameisenkolonie ist nicht schutzlos. In Laborversuchen greifen gesunde Arbeiterinnen aktiv bei infizierten Ameisen ein: Sie bringen sie weg, reinigen sie oder schaffen sie aus dem Nest. Die Forschenden sehen darin eine Form sozialer Hygiene, die die Ausbreitung des Parasiten begrenzt.

Fern vom Nest zu sterben könnte dem Pilz auch nützen, weil die infizierte Ameise so dem Hygieneverhalten ihrer Kolonie entzogen wird.

Vom Zombie-Pilz zu The Last of Us

Dass der Zombie-Pilz berühmt geworden ist, verdankt er zu einem grossen Teil der Fiktion. Das Videospiel The Last of Us (2013) und die daraus entstandene Fernsehserie lassen sich direkt von Ophiocordyceps inspirieren: In der Geschichte mutiert ein Pilz und beginnt, Menschen zu befallen.

In der Realität ist kein menschlicher Fall bekannt, der auf die auf Ameisenmanipulation spezialisierten Ophiocordyceps zurückgeht: Diese Pilze sind an ganz bestimmte Wirte angepasst, und das Szenario von The Last of Us bleibt Fiktion. Die Fiktion hat vor allem ein Verdienst: Sie hat einem breiten Publikum ein Phänomen nähergebracht, das wirklich existiert.

Die Verwandten des Zombie-Pilzes

Die Gattung Ophiocordyceps und ihre Nachbargattung Cordyceps umfassen zahlreiche Insektenparasiten, aber nicht alle stellen eine Gefahr für den Menschen dar.

Der Himalaya-Raupenpilz

Ophiocordyceps sinensis wächst auf den Hochweiden von Tibet, Nepal, Bhutan und Indien. Er parasitiert Schmetterlingslarven, die im Boden leben. Er ist in der traditionellen Medizin sehr gefragt, steht in seinem natürlichen Lebensraum unter starkem Erntedruck, und seine vollständige Kultivierung bleibt schwierig. Unser Artikel über den Himalaya-Cordyceps erzählt von seinem Lebenszyklus und seiner Ernte.

Cordyceps militaris, eine kultivierbare Art

Cordyceps militaris ist eine eigene Art, die auf Nährsubstraten kultiviert werden kann, insbesondere auf Getreidebasis, oder in Flüssigkultur. Diese Möglichkeit erlaubt eine kontrollierte Produktion und kann den Erntedruck auf die gesuchten Wildarten verringern. Wenn Sie in die Pilzkultur einsteigen möchten, begleitet Sie unser Leitfaden zum Pilzanbau zu Hause Schritt für Schritt.

Die Ameise stirbt einige Stunden später, die Mandibeln noch immer am Blatt festgeklammert.

🌿 Das Wichtigste

Der Zombie-Pilz bezeichnet Ophiocordyceps-Arten, die auf die Manipulation bestimmter Ameisen spezialisiert sind
In einer Referenzstudie in Thailand bissen die infizierten Ameisen etwa 25 cm über dem Boden in ein Blatt, oft um die Mittagszeit
Der Pilz besiedelt insbesondere die Muskeln, aber der genaue Mechanismus der Manipulation ist zum Teil unbekannt
Fossile Bissspuren von rund 48 Millionen Jahren legen nahe, dass diese Wechselwirkung sehr alt ist

❓ FAQ

Kann der Zombie-Pilz Menschen befallen?

Es ist kein menschlicher Fall bekannt, der auf Ophiocordyceps zurückgeht, die Ameisen manipulieren. Diese Pilze sind an ganz bestimmte Wirte angepasst, und The Last of Us bleibt Fiktion.

Wo findet man Zombie-Ameisen?

In tropischen und subtropischen Wäldern, unter anderem in Thailand, Brasilien und im Süden der USA. In der Schweiz gibt es keine.

Steuert der Pilz das Gehirn der Ameise?

Nicht direkt: Man hat ihn nicht im Gehirn beobachtet. Der genaue Mechanismus ist zum Teil noch zu entdecken.

Ist der Raupenpilz auch ein Zombie-Pilz?

Er ist ein Verwandter: Ophiocordyceps sinensis parasitiert im Boden vergrabene Insektenlarven, aber bei ihm wurde kein «Aufstieg zum Gipfel» beschrieben wie bei den Ameisen.

Kann man einen Zombie-Pilz kultivieren?

Die Ophiocordyceps, die Ameisen manipulieren, hängen von ihrem Wirt ab. Cordyceps militaris hingegen, eine eigene Art, lässt sich auf Nährsubstraten kultivieren.

Fazit

Der Zombie-Pilz bleibt eines der eindrücklichsten Beispiele für Verhaltensmanipulation in der Natur. Er ist keine Bedrohung für uns, aber eine Erinnerung an die Raffinesse der Strategien von Pilzen.