Eine normale Szene auf dem lokalen Wochenmarkt: Verschiedene Marktstände bieten Obst, Gemüse und vieles mehr an. Jeder Kunde hat seine Lieblingsstände, die aber auch mal wechseln können.
So ähnlich scheint es auch in manchen Symbiosen zu sein. Das zeigt eine Studie von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen, die nun in Science Advances erscheint. Das Team um Nicole Dubilier, Harald Gruber-Vodicka und Erstautorin Anna Mankowski hat das „Einkaufsverhalten“ kleiner Meereswürmer untersucht, die in enger Verbindung mit Bakterien leben. Diese Verbindung geht so weit, dass die Würmer alleine gar nicht mehr lebensfähig sind: Sie besitzen weder Mund, noch Darm, noch Ausscheidungsorgane. Um trotzdem an Nahrung zu kommen und ihren Müll loszuwerden, beherbergen sie winzige Untermieter: verschiedene Bakterien leben unter der Haut der hauchdünnen, wenige Zentimeter großen Tiere und sind deren Ver- und Entsorger. Um im Bild zu bleiben, die Bakterien sind die Marktstände, an denen sich die Würmer holen, was sie zum Überleben brauchen.
Die Verwandtschaft kauft anders
Die Würmer sind zum Überleben also komplett auf ihre bakteriellen Untermieter angewiesen. Die Partner sind perfekt aufeinander eingespielt. Würmer derselben Art haben sehr ähnliche Bakteriengemeinschaften. Der Wurm geht immer zu den gleichen Bakterien-Marktständen, denn da bekommt er genau, was er braucht.
Bei einer so engen Verbindung würde man annehmen, dass sie sich kaum verändert – nach dem Motto: Never change a running team. „Tatsächlich fanden wir aber genau das Gegenteil!“ berichtet Mankowski. Zwar ist die Beziehung innerhalb einer Art stabil. Selbst wenn Würmer in unterschiedlichen Regionen des Ozeans leben, beherbergen sie die gleichen oder zumindest sehr ähnliche Symbionten.
Diese Ähnlichkeit verschwindet aber schnell, wenn man verschiedene Wirte vergleicht. Selbst nah verwandte Wurmarten haben oft sehr unterschiedliche Bakteriengemeinschaften. Die Verwandtschaft kauft lieber anderswo ein. Ein anderer Markt, sei es in einem anderen Stadtteil oder einer ganz anderen Weltregion, versorgt seine Kunden zwar ebenfalls mit Grundnahrungsmitteln, Obst und Gemüse. Aber durch kleine lokale Unterschiede liegen am Ende eben andere Stärke- oder Vitaminlieferanten im Einkaufskorb. Lokale Wirtarten decken ihren lokalen bedarf mit an das lokale Angebot abgestimmten Symbionten.
Auch zeigt die Studie, dass die Beteiligten der Symbiose im Laufe der Evolution nicht besonders treu sind. „Die Würmer nehmen immer wieder neue Symbionten auf, ab und an verlieren sie auch welche“, so Mankowski Sie probieren auch mal einen neuen Markstand aus und passen sich dem lokalen Angebot an.
Neue Partner – neue Nahrungs- und Energiequellen
„Das hat uns sehr überrascht“, sagt Nicole Dubilier, die diese Gemeinschaften schon lange erforscht. „Denn wenn man so abhängig ist von einem Partner, scheint es riskant, ihm nicht uneingeschränkt treu zu sein.“ Warum die Würmer das dennoch tun? Möglicherweise können sie, indem sie regelmäßig neue Bakterien-Markstände ausprobieren, ihren Speiseplan erweitern. Jeder Bakterienpartner hat andere Stärken, und so kann der Wurm, indem er neue Bakterien aufnimmt, sich neue Nahrungs- und Energiequellen erschließen. „Gerade in Lebensräumen, in denen Nährstoffe auch mal knapp sind, kann das sehr praktisch sein“, so Dubilier.
Flexibilität als evolutionäres Erfolgsrezept
Die Forschenden des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie untersuchten für die nun vorliegende Studie Proben von Expeditionen aus drei Jahrzehnten, insgesamt fast 250 Würmer aus 63 Arten und von 17 verschiedenen Standorten. Eine so umfassende Bestandaufnahme gab es bisher noch nie. „Das wurde erst durch die technischen Innovationen der letzten Jahre wirklich möglich“, erinnert sich Gruber-Vodicka, Projektleiter am Max-Planck-Institut in Bremen und mittlerweile mit einem eigenen Labor an der Universität Kiel. „Beim ersten und wegweisenden metagenomischen Zugang mit darmlosen Oligochaeten waren Tausende Würmer für eine Analyse erforderlich, was vergleichende Untersuchungen stark beschränkte. Jetzt können wir mit einzelnen Individuen von Tieren arbeiten, die kleiner als ein Stecknadelkopf sind.“
Ihr Fazit ist klar: Die Würmer sind kurzfristig treue Partner für die Bakterien, aber langfristig immer offen für Neues. Der Erfolg gibt ihnen recht: So ist es diesen Lebensgemeinschaften gelungen, trotz ihrer scheinbar eingeschränkten Lebensweise alle Weltmeere und verschiedenste Lebensräume zu besiedeln.
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
Originalpublikation:
Anna Mankowski, Manuel Kleiner, Christer Erséus, Nikolaus Leisch, Yui Sato, Jean-Marie Volland, Bruno Huettel, Cecilia Wentrup, Tanja Woyke, Juliane Wippler, Nicole Dubilier, Harald R. Gruber-Vodicka (2026): Stability in flexibility: Shifting alliances stabilize the symbioses of marine animals over 150 million years. Science Advances Vol. 12 No. 40., DOI: 10.1126/sciadv.aed14
