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Darmmikrobiom von Wildtieren nimmt Schaden Klimawandel macht Erdmännchen Bauchschmerzen

Quelle: Pressemitteilung Universität Ulm Lesedauer: 3 min

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Die steigenden Durchschnittstemperaturen haben zum Teil weitreichende Folgen für die Umwelt. Eine Langzeitstudie hat nun gezeigt, dass sich das Darmmikrobiom von Erdmännchen durch die Hitze nachteilig verändert hat: Die Tiere sind anfälliger für Krankheiten und haben eine geringere Lebenserwartung.

Eine Gruppe von Erdmännchen mit Jungtieren vor ihrem Bau im Kuruman River Reservat, Südafrika
Eine Gruppe von Erdmännchen mit Jungtieren vor ihrem Bau im Kuruman River Reservat, Südafrika
(Bild: Dr. Alice Risely)

Es wird wärmer, überall und immer mehr. Die durchschnittliche Höchsttemperatur hat in der südafrikanischen Kalahari in den vergangenen 20 Jahren um mehr als zwei Grad zugenommen, fünfmal mehr als im globalen Durchschnitt. Und das hat Folgen, auf die man im ersten Moment gar nicht kommen würde: Im gleichen Zeitraum hat sich nämlich das Darmmikrobiom der Kalahari-Erdmännchen (Suricata suricatta) mit den zumeist krankheitserregenden Bacteroidia angereichert und ist an Milchsäurebakterien verarmt, einer Gruppe von Bakterien, die als vorteilhaft gelten. „Diese Verschiebungen traten nicht nur innerhalb gegenwärtig lebender Individuen auf, sondern wurden über Generationen hinweg verstärkt“, schildern die Erstautorinnen einer aktuellen Veröffentlichung, Dr. Alice Risely und Dr. Nadine Müller-Klein vom Institut für Evolutionsökologie und Naturschutzgenomik der Uni Ulm.

Erdmännchen balancieren auf Holz oder Gestrüpp, um nach Räubern Ausschau zu halten.
Erdmännchen balancieren auf Holz oder Gestrüpp, um nach Räubern Ausschau zu halten.
(Bild: Prof. Simone Sommer)

Die Forscherinnen haben Kotproben von wildlebenden Erdmännchen analysiert und eine Veränderung der im Darm angesiedelten Bakterien nachgewiesen. Mehr Bacteroidia waren dabei zusätzlich mit einem Anstieg von Tuberkulose in der Erdmännchen-Population verknüpft.

Trockene, heiße Wetterphasen, schlechte Konstitution und das Auftreten von Tuberkulose sind Faktoren, die direkt mit einer bis zu zehnmal niedrigeren Überlebenschance der Kleinsäuger verbunden sind. Der gleichzeitig auftretende Verlust an Milchsäure-produzierenden Bakterien, die für die Gesundheit von Wirtsorganismen wichtig sind, trug nachweislich ebenfalls zur erhöhten Sterblichkeit bei. Damit beantworten die Biologinnen eine bislang offene, doch essenzielle Frage: Wirken sich Klimaveränderungen auf das Darmmikrobiom und damit längerfristig auf die Fitness ihres Wildtierwirts aus?

Der Klimawandel verändert das Darmmikrobiom von Erdmännchen

Untersucht haben die Ulmer Forschenden insgesamt 1.141 Kotproben von 235 Erdmännchen-Individuen, die seit 1993 vom „Kalahari Meerkat Project“ unter der Leitung von Professor Tim Clutton-Brock (Universität Cambridge, UK) und Professorin Marta Manser (Universität Zürich, Schweiz) im Kuruman River Reservat im nördlichen Südafrika gesammelt wurden. Im Forschungslabor an der Universität Ulm extrahierten sie die bakterielle DNA der Kotproben – u. a. von einer Gruppe tuberkuloseerkrankter Tiere – und identifizierten ein bestimmtes Gen, anhand dessen man Bakterien unterscheiden kann.

Empfindliches Bakteriengleichgewicht im Darm

Das Darmmikrobiom, also die Gemeinschaft von Bakterien im Darm, ist von zentraler Bedeutung für den Stoffwechsel und die Immunität des Wirt-Säugetiers. Es reguliert das Gleichgewicht von vielen zentralen physiologischen Prozesse im Organismus. Wird die mikrobielle Gemeinschaft dauerhaft gestört, kann das schwerwiegende Konsequenzen haben und zu einer so genannten Dysbiose führen, die oft mit der Abnahme nützlicher Bakterien und der Zunahme potenziell krankheitserregender Bakterien verbunden ist.

Stressoren, die eine derartige Störung hervorrufen können, sind vielfältig. Dazu gehören unter anderem vom Menschen gemachte Veränderungen des Lebensraumes gekoppelt mit Veränderungen der natürlichen Nahrung, des sozialen Umfeldes, sowie psychischer und physischer Stress, Umweltgifte wie Dünger oder Unkrautvernichter, Medikamente, Krankheiten etc.

Mithilfe eines statistischen Modells haben die Forschenden in ihrer Langzeitstudie einen Zusammenhang zwischen den Temperaturveränderungen und der Zusammensetzung der bakteriellen Darmgemeinschaft gefunden. „Die Tatsache, dass auch der Klimawandel die Darmbakterien stören kann, war bislang unbekannt“, fasst Dr. Dominik Schmid, ebenfalls Mitglied der Forschungsgruppe, zusammen.

Globale Erwärmung als Krankheitsbild für Wildtiere

Prof. Simone Sommer, umgeben von wilden Erdmännchen
Prof. Simone Sommer, umgeben von wilden Erdmännchen
(Bild: Dr. Nadine Müller-Klein)

Institutsleiterin Professorin Simone Sommer ordnet die Beobachtungen der Veränderungen des Erdmännchen-Mikrobioms im Hinblick auf die globale Klimaerwärmung ein: „Langzeitstudien über die mikrobielle Darmgemeinschaft von Wildtierarten sind äußerst selten. Viele Fragen zu den Folgen von Temperaturveränderungen oder Krankheitsanfälligkeit können oft nur in Experimenten behandelt werden oder werden aufgrund kurzfristiger Beobachtungen vermutet. Um zu verstehen, ob die vermuteten Auswirkungen biologisch bedeutsam sind, müssen die Annahmen jedoch anhand von Langzeitdaten und unter natürlichen Gegebenheiten überprüft werden, wozu wir hier erstmals Gelegenheit hatten.“

Die Studie am Institut für Evolutionsökologie und Naturschutzgenomik der Universität Ulm ist die Erste, die die Auswirkungen der Klimaveränderung und der Krankheitsdynamik auf die Zusammensetzung des Darmmikrobioms in einer Region der Welt dokumentiert, in der die globale Erwärmung fünfmal so schnell voranschreitet wie im Rest der Welt.

Originalpublikation: Risely, A., Müller-Klein, N., Schmid, D. W., Wilhelm, K., Clutton-Brock, T. H., Manser, M. B., & Sommer, S.: Climate change drives loss of bacterial gut mutualists at the expense of host survival in wild meerkats, Global Change Biology, 00, 1–13 (2023); DOI: 10.1111/gcb.16877

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