Kann unser Gehirn übernommen werden?

In The Last of Us, einer Videospielserie und kürzlich erschienenen Fernsehshow, sind Pilzpathogene für eine zombieähnliche Seuche verantwortlich. Einmal infiziert, verlieren Menschen die Kontrolle über ihren Körper und werden zunehmend aggressiv, indem sie versuchen, andere durch Gewalt anzustecken. Es ist ein vertrauter Trope: Derselbe Pilz, OphiocordycepsSie quält die Menschheit im Film Das Mädchen mit all den Geschenken, während im Film Viren die Arbeit erledigen 28 Days Later und der Roman World War Z.

Aber das Konzept eines Krankheitserregers, der das Verhalten seines Wirts manipulieren kann – gegen seinen Willen und oft zu seinem Nachteil – ist keine reine Fiktion. In diesen zombieähnlichen Fällen handelt der Erreger (ob es sich um einen Virus, ein Bakterium oder einen Pilz oder etwas anderes handelt) gezielt, um das Verhalten seines Wirts zu ändern.

Obwohl wir eine anständige Menge über diese Krankheitserreger wissen – einschließlich der sehr realen Ophiocordyceps Pilz, der Insekten zu unwissenden Agenten des gesellschaftlichen Zusammenbruchs macht – es gibt noch viel zu lernen.

Der Cordyceps-Pilz ist also echt?

„Cordyceps“ ist zu einem gebräuchlichen Sammelnamen für eine Gruppe von Pilzen geworden, die Insekten infizieren. Diese Gruppierung umfasst die Arten Ophiocordyceps einseitig, besser bekannt als der „Zombie-Ameisenpilz“. Es breitet sich durch sprießende Pilzstrukturen aus, die nach ihrem Tod durch den Kopf der Ameise ausbrechen.

Die Herausforderung für diese Fortpflanzungsstrategie besteht darin, dass Ameisen soziale Insekten sind und daher die Kolonie vor Infektionen schützen. Als Teil dieses Verhaltens entfernen Ameisen normalerweise tote Ameisen aus dem Nest. Eine einsame tote Ameise außerhalb des Nestes wird den Pilz nicht verbreiten.

Um dies zu umgehen, bringt der Pilz eine infizierte Ameise dazu, das Nest zu verlassen, darüber zu klettern und in die nahegelegene Vegetation zu beißen, während sie stirbt – eine Praxis, die als Gipfelbesteigung bekannt ist. Ein oder zwei Tage nach dem Tod der Ameise brechen die parasitären Pilzsporen aus dem Kopf der Ameise aus, um die Kolonie mit dem Krankheitserreger zu überschütten.

Ophiocordyceps-infizierte Ameisen sind nicht die einzigen, die dieses Kletterverhalten bei einer Infektion zeigen. Es ist in verschiedenen Insektenkategorien weit verbreitet und kann durch verursacht werden Viren, einzellige Parasiten genannt Trematoden, und verschiedene Arten von Pilzen, die nichts damit zu tun haben Ophiocordyceps. Das hat es sogar ein gebräuchlicher Name: Gipfelkrankheit.

Wie funktionieren diese Infektionen?

Wir wissen es nicht genau. Neuere Studien haben herausgefunden chemische Signale der Pilze bei infizierten Insekten. Einige dieser Signale – wahrscheinlich sezernierte Proteine ​​– können auf die Verhaltenssysteme des Wirts abzielen und Verhaltensweisen wie das Besteigen von Gipfeln und das Verlassen des Nests steuern.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass Krankheitserreger möglicherweise bereits vorhandene Verhaltensweisen für Häutung und Schlaf ausnutzen, die sich vor Millionen von Jahren entwickelt haben. Die Häutung – der Prozess, bei dem ein Insekt sein schützendes Exoskelett abwirft, um ein neues, größeres zu züchten – ist eine Zeit der Verwundbarkeit, da es ein oder zwei Tage dauert, bis das neue Exoskelett ausreichend gehärtet ist, um Sicherheit zu bieten. Insekten haben für diese Zeit Verhaltensweisen entwickelt, die das Wandern vom Nest und das Besteigen von Gipfeln umfassen können. Der Schlaf ist auch eine anfällige Zeit, daher haben einige Insektenarten gelernt, zu schlafen, während sie sich an Gras oder Blättern festhalten.

Häutung und Schlaf werden durch den zirkadianen Rhythmus des Insekts gesteuert, und das Gipfeltreffen scheint es auch zu sein, da viele Arten infizierter Insekten dies zu vorhersehbaren Zeiten tun. In Ophiocordyceps-infizierte Zimmermannsameisen, zum Beispiel Gipfeltreffen geschieht immer um den Sonnenmittag. Die mit dem zirkadianen Rhythmus eines Insekts verbundene biologische Maschinerie scheint daher ein guter Ort zu sein, um sie zu erforschen.

Könnte Cordyceps Menschen infizieren?

Nein. Denn sie sind so spezialisierte, einzelne Arten von Ophiocordyceps Pilze infizieren nur eine begrenzte Anzahl von Insekten und infizieren den Menschen überhaupt nicht. (Tatsächlich werden Cordyceps-Nahrungsergänzungsmittel als gesundes Essen, obwohl es an wissenschaftlichen Beweisen für ihre angeblichen gesundheitlichen Vorteile mangelt.)

Bedeutet das, dass wir uns wegen dieser Art von Infektionen keine Sorgen machen müssen?

Nicht ganz. Wir wissen seit langem, dass einige Verbindungen von Pilzen unser Verhalten verändern können, wie etwa die halluzinogene Chemikalie Psilocybin Psilocybe Pilze und Mutterkorn aus Claviceps-kontaminiertes Getreide.

Andere Pilzinfektionen können tödlich, wenn nicht sogar phantasmagorisch sein. Im vergangenen Jahr veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation ihre allererste Liste der „prioritären Pathogene“ von Pilzen für den Menschen, unter Hinweis auf ihre gesundheitlichen Auswirkungen und zunehmende Resistenz gegen die Behandlung. Der Pilz-Erreger Candida auris, zum Beispiel, können Blutstrominfektionen verursachen, die bei bis zu 60 % der Infizierten tödlich sein können.

Was ist mit Nicht-Pilz-Infektionen?

Mehrere Krankheitserreger können das Verhalten von Säugetieren – und möglicherweise auch Menschen – verändern. Ein berühmtes Beispiel ist der einzellige Parasit Toxoplasma gondii, das sich in Katzen vermehrt und etwa ein Drittel der Weltbevölkerung infiziert.

Die Infektion, die es verursacht, bekannt als Toxoplasmose, ist normalerweise keine große Sache beim Menschen und führt höchstens zu leichten Grippesymptomen. Aber für immungeschwächte Menschen kann es verheerend sein und ernsthafte Probleme bei einem sich entwickelnden Fötus verursachen. Deshalb sollten Schwangere den Kontakt mit Katzenstreu vermeiden.

Like Ophiocordyceps, Toxoplasma kann auch das Verhalten des Hosts manipulieren. In mehreren Nagetierstudien, darunter eine von letztes JahrDas haben Forscher gezeigt Toxoplasma-infizierte Nagetiere haben keine Angst mehr vor dem Geruch von Katzenurin. Stattdessen werden sie körperlich davon angezogen. Der Parasit scheint ein Verhalten zu verursachen, das dazu führt, dass sein Nagetierwirt von einer Katze gefressen wird – dem Endwirt des Parasiten.

In den letzten 70 Jahren haben Forscher die Verhaltenseffekte von untersucht Toxoplasma Infektion beim Menschen. Mehrere Studien haben es mit Stimmungsstörungen und psychischen Problemen in Verbindung gebracht, darunter Schizophrenie. Der Parasit kann auch subtilere Verhaltensänderungen hervorrufen, wie z Risikoverhalten fördern und vielleicht sogar beeinflussen politische Ansichten.

Auch hier wissen wir nicht, wie der Parasit das macht. Forscher vermuten, dass es die von unseren Zellen produzierten Chemikalien auf subtile Weise verändert, was zu einer Verhaltensänderung führen kann. Studien deuten auch darauf hin, dass eine chronische Infektion mit dem Parasiten die Menge an Neurotransmittern – Chemikalien, die Signale zwischen Neuronen übertragen – beeinflussen kann, die mit Belohnung und Motivation verbunden sind, einschließlich Dopamin. Durch die Manipulation von Neurochemikalien des Wirts könnte der Parasit unsere Handlungen verändern.

Was sonst kann möglicherweise das Verhalten eines Menschen gegen seinen Willen ändern?

Tollwut ist ein Säugetiervirus, das über infizierten Speichel übertragen wird, im Allgemeinen durch Beißen. In den Vereinigten Staaten, Fledermäuse sind die Hauptursache von Tollwutinfektionen, obwohl auch Waschbären, Stinktiere und Füchse das Virus verbreiten. Außerhalb der USA sind tollwütige Hunde die Hauptursache für Infektionen beim Menschen, was zu ca 60,000 Todesfälle pro Jahr weltweit. Infektionen machen den Wirt aggressiv und anfälliger dafür, andere zu beißen – ein potenziell manipulierendes Verhalten, das die Übertragung des Virus fördert.

Beschreibungen von Tollwutinfektionen reichen Hunderte von Jahren zurück, aber wir lernen immer noch etwas über die molekularen Wege, die sie verwendet. Das Virus ist neurotrop, d. h. es greift das Nervensystem an, aber es ist noch nicht klar, wie dies zu bestimmten Symptomen führt. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das Tollwut-Glykoprotein – ein großes Molekül auf der Oberfläche des Virus, das sich an Wirtszellen anlagert – dies könnte interagieren mit Wirtsproteinen die helfen, Muskelkontraktionen zu erzeugen. Wenn das Tollwut-Glykoprotein an den Rezeptor bindet und diesen besetzt, könnte es die Kommunikation von Neuronen mit anderen Zellen stören. Es wurde festgestellt, dass die künstliche Hemmung dieses Rezeptors mit einem Teil des Tollwut-Glykoproteins bei Mäusen ein tollwutähnliches Verhalten hervorruft.

Wissen wir sicher, dass Krankheitserreger das menschliche Verhalten aktiv verändern können?

Infektionen können das Verhalten eines Wirts auf verschiedene Weise verändern. Vielleicht überredet der Erreger den Wirt, auf eine Weise zu handeln, die die Wahrscheinlichkeit einer Fortpflanzung erhöht, wie z Ophiocordyceps tut für Ameisen. Oder vielleicht sind die Verhaltensänderungen des Gastgebers nur eine Nebenwirkung von Übelkeit – so etwas wie ein Zufall. Aufgrund ethischer Bedenken, die durch klinische Studien aufgeworfen werden, ist es schwierig, diese Beziehung beim Menschen zu untersuchen. Stattdessen müssen wir auf epidemiologische Studien zurückgreifen, die das Verhalten von Infizierten mit typischem Verhalten vergleichen. Oder wir verlassen uns auf Tierversuche, die das menschliche Verhalten nicht immer genau nachbilden.

Selbst ohne Studien, die testen, wie Verhaltensänderungen auftreten, ist klar, dass ein gewisser Kontrollverlust auftreten kann. Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass wir eine zombieähnliche Seuche oder einen Virus sehen werden, der die volle Kontrolle über die Handlungen eines Menschen erlangen kann, ist es unklug, die Natur zu unterschätzen. Wir bleiben vielen Krankheitserregern ausgeliefert, Gehirnkontrolle hin oder her.