Nematoden: die mikroskopisch kleinen Organismen, die die Welt erobern - und unseren Körper

"Ich kann mir nicht vorstellen, was ein mit einem Mermithiden-Nematoden infiziertes Insekt fühlen muss. Auf menschliche Größe skaliert, wäre eine Mermithide mindestens so aufdringlich wie eine Anakonda, die sich zwischen den Därmen windet."

BSIP / Universal Images Group / Getty ImagesNematoden oder Spulwürmer sind die am häufigsten vorkommenden Tiere auf der Erde.

Nematoden sind die bevölkerungsreichsten Tiere der Erde, über sie ist jedoch wenig bekannt. Während einige Arten zur Bekämpfung von Pflanzenschädlingen eingesetzt werden, können andere die Umwelt schwer schädigen, auch in Pflanzen und Tieren. Einige Nematoden leben im Menschen als Parasiten und verursachen Infektionskrankheiten in unserem Körper.

Nematoden sind die winzigen Herrscher der Erde

Wikimedia CommonsMehr als 400 Billionen Nematoden leben auf der Erde.

Obwohl Nematoden oft als Spulwürmer bezeichnet werden, sind sie keine wirklichen Würmer. Es sind mikroskopisch kleine mehrzellige Organismen, die die Erde so ziemlich beherrschen.

Nematoden sind die am häufigsten vorkommenden Tiere auf dem Planeten. Vier von fünf Tieren auf der Erde sind Nematoden, und es gibt 57 Milliarden Nematoden für jeden einzelnen Menschen.

Strukturell ist jeder Nematode „eine Röhre in einer Röhre“. Nahrung geht über den Mund an einem Ende des Körpers, durch den Darm und am anderen Ende in der Nähe des Schwanzes heraus.

Agency Animal Picture / Getty ImagesRundwürmer in einem Katzendarm gefunden.

Selbst mit einem winzigen Schlauch für einen Körper, der oft weniger als einen Millimeter lang ist, enthalten Nematoden komplexe biologische Systeme. Jeder Organismus hat sein eigenes Nervensystem, Verdauungssystem, Ausscheidungssystem und Fortpflanzungssystem. Ihnen fehlt jedoch ein Atmungssystem.

Aufgrund ihrer Größe und ihres Umfangs ist es schwierig, genau zu wissen, wie viele es gibt. Eine aktuelle Schätzung bezifferte die Zahl jedoch auf mehr als 400 Billionen einzelne Nematodenwürmer. Sie sind Mitglieder von 23.000 bereits identifizierten Arten. Einige Biologen glauben, dass es bis zu eine Million verschiedene Arten geben könnte.

Diese mikroskopisch kleinen Organismen sind buchstäblich überall. Sie bewohnen den Boden, Süß- und Salzwasser, sogar Tiere - und sogar uns. Die meisten Spulwürmer sind gut, fördern das Wachstum und greifen „Umweltschädlinge“ an, während einige schlecht sind, insbesondere die parasitären Arten, die Krankheiten und manchmal den Tod verursachen.

Smith Collection / Gado / Getty Images Hakenwürmer sind parasitäre Spulwürmer, die Menschen infizieren können.

Es gibt auch einige, die sich selbst schaden: Kannibalen-Nematodenwürmer namens Pristionchus pacificus erbeuten andere ihrer eigenen Spezies, obwohl sie Ausnahmen für ihre eigenen Jungen machen. Das liegt an einem "Selbstidentifikator" -Gen, das als SELF-1 bekannt ist. Wenn ein Nematode dieser Art einen anderen Nematoden mit demselben SELF-1-Gen entdeckt, frisst er ihn nicht.

Die schlechten Nematoden: Tierparasiten

Nematoden können parasitär sein und manchmal sogar andere Nematoden fressen - mit Ausnahme ihrer eigenen Verwandten.

In seinem Buch The Variety of Life schätzt der britische Biologe Colin Tudge, dass jede zweite Tierart auf der Erde mindestens eine parasitäre Nematodenart beherbergt, die ausschließlich damit lebt.

Aber Tiere schneiden besser ab als andere. Zum Beispiel beschrieb der Entomologe Alex Wild eine Ameise, die er in Belize gefunden hatte und die mit einer Mermithide infiziert war, einer parasitären Nematodenart, was sich in ihrem geschrumpften Kopf und dem aufgeblähten Bauch zeigt.

"Ich kann mir nicht vorstellen, was ein mit einem Mermithiden-Nematoden infiziertes Insekt fühlen muss", schrieb Wild auf seiner Website. "Auf menschliche Größe skaliert, wäre eine Mermithide mindestens so aufdringlich wie eine Anakonda, die zwischen den Därmen gewickelt ist."

Wikimedia Commons Mermis nigrescens Nematodenwürmer können Heuschrecken und Grillen infizieren.

Parasitäre Nematoden wachsen in ihrem Wirt, bis sie reif genug sind, um sich zu befreien. Im Fall von Wilds Fallenkieferameise infizierte der Nematode den armen Arthropoden über kontaminierten Boden in seinem Brutnest. Und im Laufe der Zeit, wenn der Nematode frisst und wächst, tötet der Parasit seinen Wirt langsam ab. Der reife, neu befreite Nematode paart sich dann und legt Eier, die wahrscheinlich wachsen und einen anderen Wirt infizieren.

Hunde und Katzen, die mit parasitären Nematoden infiziert sind, können an Krankheiten wie Flussblindheit, Hakenwürmern und Elefantiasis leiden. In einer Studie aus Großbritannien aus dem Jahr 2013 wurde geschätzt, dass Hunde in Bristol alle zwei Tage so viele der parasitären Nematoden Toxocara produzieren, wie es Menschen auf der Erde gibt - ungefähr 7 Milliarden -, die den Boden infizieren und eine Gefahr für Kinder darstellen. Der Parasit kann Sehverlust und möglicherweise Asthma oder Epilepsie verursachen.

Aber die Toxocara ist bei weitem nicht so furchterregend wie der größte Fadenwurm der Welt: das Placentonema gigantissima . Dieser Nematode wurde erstmals in der Plazenta eines Pottwals in den Gewässern zwischen Russland und Japan entdeckt und kann bis zu 30 Fuß lang werden - sogar länger als ein Londoner Doppeldeckerbus.

Wikimedia CommonsEinige Nematoden sind umweltfreundlich und können als natürliche Insektizide gegen Bodenschädlinge wirken.

Pflanzenschädigende Parasiten

Spulwürmer richten nicht nur Chaos an Tieren an, sondern greifen auch Pflanzen an. Bestimmte Nematodenarten durchstechen die Zellwände der Pflanzen mit ihren spitzen Mündern und brechen die Pflanzen durch Aufbringen eines speziellen Speichels weiter auseinander. Nachdem der Nematode seine Arbeit erledigt hat, sind seine Pflanzenopfer noch anfälliger für Bakterien- und Pilzinfektionen.

Die gute Nachricht ist, dass es sichere Anzeichen dafür gibt, wann eine Kultur von diesen parasitären Organismen infiziert wurde. Normalerweise zeigen infizierte Pflanzen Anzeichen von Schwellung, ungewöhnlichem Wachstum und toten Bereichen.

Der goldene Fadenwurm zum Beispiel ist eine invasive Art, die die Kartoffel- und Tomatenproduktion in Nordamerika und Europa seit langem bedroht. Seine Larven heften sich an die Wurzeln dieser Pflanzen und saugen ihre Nährstoffe aus, wodurch das Wachstum gehemmt wird. Sie sind besonders schwer zu beseitigen, da ihre Eier bis zu 30 Jahre im Boden ruhen können.

Diese winzigen Organismen stellen eine so große Bedrohung dar, dass das US-Landwirtschaftsministerium sie als "potenziell gefährlicher als alle Insekten und Krankheiten, die die Kartoffelindustrie betreffen" beschreibt. Die Bundesregierung hat sich im August 2019 sogar mit der Cornell University zusammengetan, um die Golden Nematode Quarantine Facility zu eröffnen, die mit staatlichen Mitteln in Höhe von 1,6 Millionen US-Dollar unterstützt wird, um Wege zur Bekämpfung dieses lebensmittelbedrohlichen Schädlings zu finden.

Einige Nematoden infizieren sogar Menschen

Smith Collection / Gado / Getty Images Pinworms oder Enterobius vermicularis sind die häufigsten menschlich-parasitären Nematoden in den USA.

Mensch-parasitäre Nematodenwürmer sind weltweit eine Hauptursache für Krankheiten beim Menschen, auch in den USA. In den USA ist der Madenwurm am häufigsten anzutreffen, der in den 1980er Jahren schätzungsweise mehr als 42 Millionen Menschen infizierte.

Wie die verschiedenen parasitären Nematoden bei Tieren haben auch menschlich-parasitäre Nematoden unterschiedliche Möglichkeiten, einen Menschen zu infizieren. Einige - wie die Ascaris lumbricoides oder die Trichinella spiralis - können einen menschlichen Wirt infizieren, wenn ihre Eier oder Larven versehentlich durch kontaminiertes Wasser oder unterkochtes Essen aufgenommen werden.

Andere Arten können einen menschlichen Wirt durch Hautpenetration infizieren - wie der Fadenwurm Strongyloides stercoralis und der menschliche Hakenwurm - normalerweise, wenn jemand barfuß in kontaminiertem Boden geht. Sie haben keine Augen zu sehen, aber sie benutzen ihre anderen Sinne, um menschliche Haut zu erkennen. Unsere Füße sind viel wärmer als der kalte, umgebende Boden. So erkennen Madenwürmer die Anwesenheit eines warmblütigen Wirts.

Die durch den Enterobius vermicularis verursachte Madenwurminfektion ist die häufigste Art der Darmwurminfektion in den USA und kann leicht in Gemeinschaftsräumen übertragen werden, da sich die Eier durch Hautkontakt und infizierte Kleidung oder Lebensmittel ausbreiten. Sie leben im Dickdarm und Rektum des menschlichen Wirts. Weibliche Madenwürmer legen Eier auf die Haut um den Anus, während eine Person schläft, was normalerweise Juckreiz um den Anus einer Person verursacht.

Eine chronische Madenwurminfektion oder eine Infektion durch eine andere Art von menschlich-parasitärem Nematoden kann Anämie, Appetitlosigkeit, Magen-Darm-Beschwerden und - in den schwersten Fällen - den Tod verursachen.

Nematoden können je nach Art entweder Schaden anrichten oder Pflanzen, Tieren und Menschen Vorteile bringen.

Eine Frau, bei der eine Madenwurminfektion diagnostiziert wurde, berichtete, dass sie zwei Monate lang analen Juckreiz und Blutungen hatte.

Als die Ärzte eine Darmspiegelung durchführten, fanden sie einen weiblichen eitragenden Madenwurm. Es wurde angenommen, dass die Frau die Infektion von ihrer fünfjährigen Tochter bekommen hatte, bei deren Klassenkameraden Madenwurm diagnostiziert worden war.

Menschen, die mit diesen Parasiten infiziert sind, können sich von Ärzten medizinisch behandeln lassen. Die Arzneimittelresistenz bestimmter Arten ist jedoch zu einem wachsenden Problem geworden.

BSIP / UIG / Getty Images Anguillula , ein Darmspulwurmparasit .

Sie sind nicht alle schlecht

Einige Arten von Nematoden können beängstigend, gefährlich oder einfach nur eklig sein, aber sie sind nicht alle schlecht. Die meisten von ihnen kommen der Umwelt zugute, weil sie sich von toten Insekten, verrottender Materie und anderen Nematoden ernähren. Sie spielen auch eine entscheidende Rolle im Kohlenstoffkreislauf der Erde. Je mehr Nematoden sich in einer bestimmten Bodenprobe befinden, desto mehr Kohlenstoff speichert der Boden wahrscheinlich. Ein besseres Verständnis der Nematoden kann daher von entscheidender Bedeutung sein, wenn wir neue Wege zur Bekämpfung des Klimawandels finden.

Entomopathogene Nematoden oder EPNs infizieren und töten Insekten und machen sie so zu sichereren Alternativen zu chemischen Pestiziden zum Schutz von Pflanzen. Eine EPN-Art zielt insbesondere auf Maulwurfsgrillen ab, deren Höhlen keimende Samen und junge Wurzeln stören. Landwirte verwenden den Maulwurfsgrillnematoden oder Steinernema scapterisci als natürliches Insektizid.

Aber obwohl Nematoden einen so wichtigen Teil unserer Umwelt ausmachen und in uns und in jedem Zentimeter Boden leben, wissen wir immer noch sehr wenig über sie.

Für Nathan Augustus Cobb, den „Vater der Nematologie“, ist der Grund dafür klar:

„In den meisten Fällen wird sich herausstellen, dass sie für den Menschen nützlich sind. sie liefern ihm Essen, Kleidung oder anderes wertvolles Material; oder sie sind dekorativ oder attraktiv als Haustiere oder auf andere Weise nützlich. Nun ist es für die Nematoden nicht unglücklich, dass sie keine davon sind, aber es ist für uns unglücklich, wenn wir aus diesem Grund nicht viel wissen können, was für uns am nützlichsten wäre, sowie interessant und ablenkend. Nematoden liefern keine Häute, Hörner, Talg oder Wolle. Sie sind weder für Lebensmittel geeignet, noch produzieren sie etwas, das für Lebensmittel geeignet ist. Sie singen und amüsieren uns auch nicht. Sie sind auch nicht dekorativ - wenn sie in Museen ausgestellt werden, werden sie von der Öffentlichkeit als abscheulich eingestuft. Welcher Anspruch kann man dann, so könnte man fragen, auf solche Wesen richten? “

Vielleicht keine. Oder vielleicht, wenn Sie etwas tiefer in Ihren Garten und in die Annalen der wissenschaftlichen Forschung graben, werden Sie viele faszinierende Dinge finden.