Wie eine Wespe Kakerlaken in Zombies verwandelt

Abdruck mit Genehmigung von Farrar, Straus und Giroux. Adaptiert von How Earth’s Deadliest Creatures Mastered Biochemistry, von Christie Wilcox. Copyright © 2016 by Christie Wilcox.

Ich weiß nicht, ob Kakerlaken träumen, aber ich stelle mir vor, dass, wenn sie es tun, Juwelwespen in ihren Albträumen eine wichtige Rolle spielen. Diese kleinen, einsamen tropischen Wespen machen uns Menschen wenig Sorgen; schließlich manipulieren sie nicht unseren Verstand, um uns ihren Neugeborenen als willige, lebende Mahlzeit zu servieren, wie sie es bei ahnungslosen Kakerlaken tun. Das ist der Stoff, aus dem Horrorfilme gemacht sind, und zwar im wahrsten Sinne des Wortes: Die Juwelenwespe und ähnliche Arten inspirierten die brustbrechenden Schrecken in der Alien-Franchise. Die Geschichte ist einfach, wenn auch grotesk: Das Wespenweibchen kontrolliert den Verstand der Kakerlaken, die sie an ihre Nachkommen verfüttert, und nimmt ihnen das Gefühl der Angst oder den Willen, ihrem Schicksal zu entkommen. Aber anders als auf der Leinwand ist es kein unheilbarer Virus, der eine einst gesunde Schabe in einen geistlosen Zombie verwandelt – es ist Gift. Es ist nicht irgendein Gift, sondern ein spezielles Gift, das wie eine Droge wirkt und auf das Gehirn der Schabe abzielt.

Gehirne bestehen im Grunde nur aus Neuronen, egal ob es sich um menschliche Gehirne oder Insektengehirne handelt. Es gibt potenziell Millionen von Giftstoffen, die Neuronen an- oder ausschalten können. Es sollte daher nicht überraschen, dass einige Gifte auf das sorgfältig geschützte zentrale Nervensystem, einschließlich unseres Gehirns, abzielen. Einige überwinden physiologische Hürden, indem sie von weit entfernten Injektionsstellen im Körper aus die Blut-Hirn-Schranke passieren, um in das Gehirn ihrer Opfer zu gelangen. Andere werden direkt in das Gehirn injiziert, wie im Fall der Juwelwespe und ihrer Zombie-Kakerlake.

Making of a zombie

Juwelwespen sind ein schönes, wenn auch erschreckendes Beispiel dafür, dass neurotoxische Gifte viel mehr als nur lähmen können. Die Wespe, die oft nur einen Bruchteil der Größe ihres Opfers hat, beginnt ihren Angriff von oben, indem sie sich herabstürzt und die Kakerlake mit ihrem Mund packt, während sie ihren „Stachel“ – ein modifiziertes Körperteil zur Eiablage, genannt Ovipositor – auf die Körpermitte, den Thorax, zwischen das erste Beinpaar richtet. Der schnelle Stich dauert nur wenige Sekunden, und die Giftstoffe wirken schnell, indem sie die Schabe vorübergehend lähmen, so dass die Wespe ihren nächsten Stich mit größerer Genauigkeit setzen kann. Mit ihrem langen Stachel setzt sie ihr bewusstseinsveränderndes Gift gezielt in zwei Bereiche der Ganglien, dem Insektenäquivalent des Gehirns, ein.

Der Stachel der Wespe ist so gut auf ihr Opfer abgestimmt, dass sie spüren kann, wo sie sich in der Kuppel der Kakerlake befindet, um das Gift direkt in Teilbereiche ihres Gehirns zu injizieren. Der Stachel ist in der Lage, den Kopf der Schabe zu ertasten und sich auf mechanische und chemische Hinweise zu verlassen, um den Weg durch die Ganglienscheide (die Blut-Hirn-Schranke des Insekts) zu finden und das Gift genau dort zu injizieren, wo es hin soll. Die beiden Bereiche des Kakerlakengehirns, auf die sie abzielt, sind für sie sehr wichtig; Wissenschaftler haben sie den Kakerlaken künstlich abgeschnitten, um zu sehen, wie die Wespe reagiert, und wenn sie entfernt werden, versucht die Wespe, sie zu finden, wobei sie lange Zeit mit ihrem Stachel auf der Suche nach den fehlenden Gehirnregionen verbringt.

Dann beginnt die Gedankenkontrolle. Zuerst putzt sich das Opfer ausgerechnet selbst; sobald sich die Vorderbeine der Schabe von der vorübergehenden Lähmung erholt haben, die durch den Stich in den Körper hervorgerufen wurde, beginnt sie mit einem anspruchsvollen Putzprogramm, das etwa eine halbe Stunde dauert. Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass dieses Verhalten spezifisch für das Gift ist, da das Durchstechen des Kopfes, der allgemeine Stress der Schabe oder der Kontakt mit der Wespe ohne Stachelwirkung nicht denselben Hygienedrang auslösen. Dieses plötzliche Bedürfnis nach Sauberkeit kann auch durch eine Dopaminausschüttung im Gehirn der Schabe ausgelöst werden, so dass wir davon ausgehen, dass die dopaminähnliche Verbindung im Gift die Ursache für dieses keimfeindliche Verhalten sein könnte. Ob das Putzen selbst eine nützliche Eigenschaft des Giftes oder eine Nebenwirkung ist, ist umstritten. Einige glauben, dass das Verhalten eine saubere, pilz- und mikrobenfreie Mahlzeit für das empfindliche Wespenbaby sicherstellt; andere meinen, dass es die Schabe lediglich für einige Zeit ablenkt, während die Wespe das Grab der Schabe vorbereitet.

Dopamin ist einer jener faszinierenden chemischen Stoffe, die im Gehirn eines breiten Spektrums von Tieren, von Insekten bis hin zum Menschen, zu finden sind, und seine Auswirkungen sind bei all diesen Arten von entscheidender Bedeutung. In unserem Kopf ist es Teil eines mentalen „Belohnungssystems“: Dopaminausschüttungen werden durch angenehme Dinge ausgelöst. Da es uns ein gutes Gefühl gibt, kann Dopamin wunderbar sein, aber es wird auch mit süchtigem Verhalten und dem „Rausch“ in Verbindung gebracht, den wir bei illegalen Substanzen wie Kokain verspüren. Wir können unmöglich wissen, ob eine Kakerlake auch einen Rausch der Insekteneuphorie verspürt, wenn ihr Gehirn mit Dopamin überflutet wird – aber ich denke, sie tut es. (Es scheint einfach zu grausam zu sein, dass das Tier keine Freude an dem schrecklichen Ende empfindet, das ihm bevorsteht.)

Während die Kakerlake putzt, verlässt die Wespe ihr Opfer auf der Suche nach einem geeigneten Ort. Sie braucht eine dunkle Höhle, in der sie ihr Kind und das Zombie-Schabenopfer zurücklassen kann, und es dauert ein wenig, bis sie den richtigen Ort gefunden und vorbereitet hat. Als sie etwa 30 Minuten später zurückkehrt, hat die Wirkung des Giftes eingesetzt – die Schabe hat jeden Willen zur Flucht verloren. Im Prinzip ist dieser Zustand nur vorübergehend: Wenn man eine vergiftete Schabe von ihrem potenziellen Mörder trennt, bevor die Larve schlüpfen, sich ernähren und verpuppen kann, lässt die Zombifizierung innerhalb einer Woche nach. Leider ist das für die vergiftete Schabe einfach zu lange. Bevor sich ihr Gehirn wieder normalisieren kann, hat die junge Wespe bereits genug und tötet ihren Wirt.

Die motorischen Fähigkeiten der Schabe bleiben intakt, aber das Insekt scheint sie einfach nicht nutzen zu wollen. Das Gift betäubt also nicht die Sinne des Tieres, sondern verändert die Art und Weise, wie sein Gehirn auf sie reagiert. Wissenschaftler haben sogar gezeigt, dass die Reize, die normalerweise ein Ausweichmanöver auslösen, wie z. B. das Berühren der Flügel oder Beine der Plötze, immer noch Signale an das Gehirn des Tieres senden; sie lösen nur keine Verhaltensreaktion aus. Das liegt daran, dass das Gift bestimmte Neuronen dämpft, so dass sie weniger aktiv und reaktionsfreudig sind, was dazu führt, dass die Kakerlake plötzlich keine Angst mehr hat und bereit ist, sich lebendig begraben und fressen zu lassen. Diese Giftaktivität erfordert Toxine, die auf GABA-gesteuerte Chloridkanäle abzielen.

GABA, oder γ-Aminobuttersäure, ist einer der wichtigsten Neurotransmitter im Insekten- und Menschenhirn. Wenn Neuronenaktivität eine Party ist, dann ist GABA eine feuchte Decke; es dämpft die Fähigkeit eines Neurons, durch Aktivierung von Chloridkanälen ausgelöst zu werden. Wenn sich Chloridkanäle öffnen, lassen sie negative Chloridionen fließen. Da diese Ionen gerne mit positiven Ionen zusammen sind, können Chloridionen, wenn diese Kanäle geöffnet sind, wenn sich ein Natriumkanal öffnet, die Membran fast genauso schnell durchqueren wie Natriumionen, was es den Natriumionen erschwert, die Domino-Kaskade zu starten, die die neuronale Signalgebung darstellt. Auch wenn ein Neuron den Befehl „Los“ erhält, wird das Aktionspotenzial in seinem Verlauf gestoppt. GABA ist jedoch kein vollständiger Hemmstoff – die Chloridkanäle können mit den Natriumkanälen nicht ganz mithalten, so dass ein starker Reiz die dämpfende Wirkung überwinden kann. Dieses dämpfende System macht sich die Wespe zunutze, um die Schabe dazu zu bringen, ihren Willen zu erfüllen. Ihr Gift ist reich an GABA und zwei anderen Verbindungen, die ebenfalls die gleichen Chloridrezeptoren aktivieren, nämlich β-Alanin und Taurin. Diese verhindern auch die Wiederaufnahme von GABA durch die Neuronen und verlängern so die Wirkung.

Obwohl diese Giftstoffe die Gehirnaktivität unterbrechen können, die ihre Beute in die Flucht schlagen würde, können sie nicht von selbst zu den richtigen Stellen im Gehirn der Schabe gelangen. Deshalb muss die Wespe sie direkt in die Ganglien der Schabe injizieren. Zum Glück für sie funktioniert dasselbe Gift, das die Gehirne der Schaben zombifiziert, wie ein Wunder, um die vorübergehende Lähmung zu erzeugen, die für die Injektion in den Schädel erforderlich ist. GABA, β-Alanin und Taurin schalten auch die motorischen Neuronen vorübergehend ab, so dass die Wespe nur ein Gift benötigt, um zwei sehr unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen.

Wenn ihre Beute ruhig und still ist, kann die Wespe ihre Energie wieder auffüllen, indem sie die Fühler der Kakerlake abbricht und etwas süßes, nahrhaftes Insektenblut trinkt. Dann führt sie ihr Opfer zur letzten Ruhestätte, wobei sie die Reste der Fühler wie ein Reiter die Zügel am Zaumzeug benutzt. In ihrem Bau befestigt sie ein Ei am Bein der Kakerlake und schließt dann ihren Nachwuchs und die Kakerlake ein.

Frisches Essen

Als ob die Gedankenmanipulation nicht schon schlimm genug wäre, hat das Wespengift noch einen letzten Trick. Während die Kakerlake auf ihr unausweichliches Ende wartet, verlangsamt das Gift den Stoffwechsel der Kakerlake, um sicherzustellen, dass sie lange genug lebt, um noch frisch gefressen zu werden. Eine Möglichkeit, den Stoffwechsel zu messen, besteht darin, wie viel Sauerstoff im Laufe der Zeit verbraucht wird, da alle Tiere (auch wir) bei der Energiegewinnung aus Nahrung oder Fettreserven Sauerstoff verbrauchen. Wissenschaftler haben festgestellt, dass der Sauerstoffverbrauch von Schaben, die gestochen wurden, viel geringer ist als der ihrer gesunden Artgenossen. Sie vermuteten, dass dies auf die eingeschränkte Bewegungsfähigkeit der selbstgefälligen Opfer zurückzuführen sein könnte, doch selbst wenn eine Lähmung durch den Einsatz von Medikamenten oder die Durchtrennung von Nervenzellen herbeigeführt wird, leben die gestochenen Schaben länger. Der Schlüssel zum verlängerten Überleben scheint die Flüssigkeitszufuhr zu sein. Wie genau das Gift dafür sorgt, dass die Schabe hydriert bleibt, ist nicht bekannt, aber es sorgt dafür, dass die Wespenlarve, wenn sie aus ihrem Ei schlüpft, ihre Mahlzeit verzehrfertig ist. Und schon bald darauf schlüpft eine neue Wespe aus ihrem Bau und lässt den Kadaver des Rotauges zurück.

Das Gift der Gemeine Wespe ist nur ein Beispiel für ein neurotoxisches Gift, das auf die Spitze getrieben wurde. Es gibt mehr als 130 Arten in der gleichen Wespengattung, darunter die neu beschriebene Ampulex dementor (benannt nach den seelensaugenden Wächtern des magischen Gefängnisses Askaban in der Harry-Potter-Serie). Ampulex gehört zu einer sehr großen und vielfältigen Gruppe von Wespen, die mindestens Hunderttausende von Arten umfasst und für ernsthafte geistige Manipulationen bekannt ist. Alle haben einen makabren Lebenszyklus: Als Erwachsene ernähren sie sich wie andere Wespen und Bienen, aber als Larven müssen sie sich von anderen Tieren ernähren. Sie sind nicht ganz unabhängig, nicht ganz Parasiten – sie sind Parasiten-ähnlich, oder wie Wissenschaftler sie nennen, Parasitoide.

Schaben sind nicht ihre einzigen Ziele; es gibt parasitische Wespen, die ihre Eier in Spinnen, Raupen und Ameisen ablegen. Die Wespe Agriotypus aus der gemäßigten nördlichen Hemisphäre taucht unter Wasser, um ihre Eier an Köcherfliegenlarven anzuheften, und kann bis zu 15 Minuten lang unter Wasser bleiben, um ihre Aufgabe zu erfüllen. Die tapferen Lasiochalcidia-Wespen Europas und Afrikas stürzen sich in die alptraumhaften Kiefer eines Ameisenlöwen, reißen sie auseinander und legen ihre Eier in dessen Rachen. Es gibt sogar Wespen, so genannte Hyperparasitoide, die wie sie selbst andere Wespen parasitieren, wie z. B. Lysibia-Arten aus Europa und Asien, die Raupen erschnüffeln, die von anderen parasitoiden Wespen der Gattung Cotesia parasitiert werden, und ihre Eier in die frisch verpuppten Wespenlarven legen. In manchen Fällen parasitieren sich mehrere Wespenarten gegenseitig, was zu einer russischen Puppe der parasitären Interaktionen führt.

Und um ihren sicheren Übergang von der Larve zum Erwachsenenalter zu gewährleisten, erhalten diese Wespen oft mehr als nur eine Mahlzeit von ihren Wirten. Eine von ihnen verwandelt ihre Raupenwirte in untote Leibwächter, die verpuppende junge Wespen verteidigen, die sich gerade durch ihren Körper gefressen haben. Die Larve einer anderen Art zwingt ihren Spinnenwirt, ihr ein deformiertes, aber haltbares Netz zu spinnen, um ihren Kokon zu schützen, kurz bevor sie das Spinnentier tötet.

Während die Wespen dieser ungewöhnlichen Familie die Kunst der Gedankenkontrolle perfektioniert haben, gibt es andere giftige Arten, deren Gifte den Geisteszustand verändern. Es gibt sogar Arten, deren neurotoxische Verbindungen unsere eigene Blut-Hirn-Schranke überwinden, ein Kunststück, das bisher noch kein Wespengift geschafft hat. Aber im Gegensatz zu Kakerlaken haben wir Homo sapiens eine merkwürdige Affinität zu Substanzen, die unseren Verstand durcheinander bringen. Obwohl die Kakerlaken vor denen fliehen, die ihnen das Gehirn verdrehen würden, sind manche Menschen bereit, mehr als 500 Dollar für eine Dosis Gift zu bezahlen, um eine ähnliche Erfahrung zu machen.