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Genanalyse von Vampirfledermäusen Unterzuckerte Vampire? Nicht im Reich der Fledermäuse

Von Stephanie Mayer-Bömoser*

Sie ernähren sich von Blut und von nichts anderem. Damit sind Vampire der Stoff für Alpträume – besonders auch von Ernährungsphysiologen, bei denen eine solch einseitige Ernährung alle Alarmglocken schrillen lässt. Nun haben aber Genetiker gezeigt, wie zumindest die Vampirfledermaus dank bestimmter Mutationen mit ihrer eintönigen Blut-Diät zurechtkommt.

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Die Gemeine Vampirfledermaus (Desmodus rotundus) ernährt sich ausschließlich vom Blut anderer Tiere. Anpassungen an diese einzigartige Ernährung sind u. a. auf den Verlust von Genen zurückzuführen.
Die Gemeine Vampirfledermaus (Desmodus rotundus) ernährt sich ausschließlich vom Blut anderer Tiere. Anpassungen an diese einzigartige Ernährung sind u. a. auf den Verlust von Genen zurückzuführen.
(Bild: Brock Fenton)

Frankfurt a. M. – Vampirfledermäuse machen ihrem Namen alle Ehre: Sie ernähren sich ausschließlich vom Blut anderer Wirbeltiere, die sie in der Dunkelheit jagen. Doch wie kommen sie mit dieser einseitigen Ernährung zurecht? Blut enthält zwar viel Protein, aber Zucker und Fett fehlen weitestgehend. Eine genaue Analyse des Genoms der Gemeinen Vampirfledermaus gibt jetzt neue Einblicke in die Evolution ihrer Ernährungsweise und anderer Fähigkeiten dieser einzigartigen Tiere.

Defekte Gene helfen dem Vampir gegen Unterzuckerung

Die neue Studie zeigt, dass der Vampirfledermaus dreizehn Gene fehlen, die andere Fledermausarten besitzen. Die DNA-Abschnitte dieser Gene finden sich zwar noch in der Vampirfledermaus, jedoch sind die Gene durch Mutationen zerstört, wodurch ihre Funktion verloren gegangen ist. Zu diesem Ergebnis kamen das Forscherteam unter Leitung des Loewe-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik in Frankfurt und des Max-Planck-Instituts für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI CBG) in Dresden. Die Wissenschaftler nutzten dazu ein neu sequenziertes Genom der Gemeinen Vampirfledermaus (Desmodus rotundus) und einen breit angelegten Vergleich der Genome von 26 anderen Fledermausarten.

Demnach spielte der Genverlust eine Rolle bei Anpassungen an die ausschließlich aus Blut bestehende Nahrung dieser „Draculas“. So sind zwei der defekten Gene in anderen Tieren für die Ausschüttung des blutzuckerregulierenden Hormons Insulin verantwortlich. Vampirfledermäuse hingegen bilden nur sehr wenig Insulin und haben diese beiden Gene offenbar verloren, weil ihre blutige Nahrung nur wenig Zucker enthält.

Und was ist mit dem Überschuss an Eisen?

Während Blut zwar arm an Kohlenhydraten und Fetten ist, stellt der hohe Eisenanteil eine große Herausforderung dar: So nehmen die Vampirfledermäuse durchschnittlich etwa 800-mal mehr Eisen zu sich als ein Mensch. Eine Menge, mir der ihr Körper irgendwie umgehen muss.

Interessanterweise ist bei Vampirfledermäusen ein Gen defekt, das normalerweise den Transport von Eisen aus dem Blutkreislauf in die Zellen der Darminnenwand hemmt. Der Verlust dieses Gens trägt dazu bei, dass sich überschüssiges Eisen in den Darmzellen anreichern kann. Für die Fledermaus stellt sich dies tatsächlich als Vorteil heraus: Da die kurzlebigen Darmzellen – und mit ihnen das aufgenommene Eisen – ständig aus dem Körper ausgeschieden werden, können die Vampirfledermäuse so ihren Eisenhaushalt regulieren. „Wir gehen davon aus, dass der evolutionäre Verlust dieses Gens wahrscheinlich eine Anpassung an die eisenhaltige Blut-Nahrung ist“, sagt Moritz Blumer vom MPI CBG, der Erstautor der Studie.

Soziales Verhalten spiegelt sich im Genom wider

Der Gemeine Vampir (Desmodus rotundus)
Der Gemeine Vampir (Desmodus rotundus)
(Bild: Desmodus Rotundus / Marco Mello / CC BY 4.0)

Der Verlust eines weiteren Gens könnte Einfluss auf die Evolution bestimmter kognitiver Fähigkeiten der Vampirfledermäuse ausgeübt haben, vermuten die Wissenschaftler in ihrer Studie. So ist bei den Tieren ein Gen defekt, das normalerweise im Gehirn ein Stoffwechselprodukt abbaut, welches wiederum die kognitive Leistungsfähigkeit und das Sozialverhalten bedingt. Eine höhere Konzentration dieses Stoffwechselprodukts kann Gedächtnis, Lernen und soziales Verhalten fördern, wie mehrere Studien an anderen Säugetieren nahelegen.

Vampirfledermäuse haben im Vergleich zu anderen Fledermausarten ein außergewöhnliches Gedächtnis sowie Sozialverhalten. So teilen sie Blut mit anderen hungernden Individuen, und zwar hauptsächlich mit denjenigen, die ihnen in der Vergangenheit geholfen haben – eine Fähigkeit, die ein sehr gutes soziales Langzeitgedächtnis erfordert, welches durch den Gendefekt eventuell verstärkt worden ist.

Weitere Genanalysen im Gange

Wichtige Grundlagen dieser vergleichenden Studie waren einerseits ein neues, hochqualitatives Genom der Gemeinen Vampirfledermaus, das unter Verwendung modernster Sequenzier-Technologien erstellt wurde. Weiterhin kam eine neu entwickelte Computermethode zum Einsatz, die Verluste von Genen mit hoher Genauigkeit erkennen kann.

Es gibt neben dem Gemeinen Vampir noch zwei weitere Vampirfledermausarten, deren Genome die Forscher derzeit sequenzieren. „Unser Ziel ist es, ein vollständiges Bild der genomischen Änderungen bei allen drei Vampirfledermausarten zu erhalten. Und da gibt es noch viel zu lernen“, sagt Studienleiter Michael Hiller, Professor für Vergleichende Genomik am Loewe-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik.

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Originalpublikation: Blumer, M., Brown, T., Bontempo Freitas, M., Destro, A.L., Oliveira, J.A., Morales, A.E., Schell, T., Greve, C., Pippel, M., Jebb, D., Hecker, N., Ahmed, A.-W., Kirilenko, B.M., Foote, M., Janke, A., Lim, B.K., Hiller, M.: Gene losses in the common vampire bat illuminate molecular adaptations to blood feeding. Science Advances 2022, Vol. 8, 25 March 2022; DOI: 10.1126/sciadv.abm6494

* S. Mayer-Bömoser, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, 60325 Frankfurt a. M.

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