Name: Jasmina Kreuz, 2011-06
Daniel Kreci und Sebastian Bickert, 2016-06

1. Definitonen

1.1 Symbiose

Die Symbiose ist das auf gegenseitigen Nutzen ausgerichteten Miteinander von Lebewesen. Das heißt, dass die Mitglieder aus der Anwesenheit der anderen Lebewesen einen Nutzen ziehen und diese fördernden Beziehungen können sich positiv auf die Entwicklung einer Art auswirken. Die Beziehungen der Lebewesen werden auch als „biozönotischer Konnex'' bezeichnet. Bestehen diese fördernde Beziehungen über einen längeren Zeitraum, dann beeinflussen sich die Lebewesen in ihrer Evolution gegenseitig, sodass sie nicht mehr ohne den anderen Partner überleben können. Dieser gemeinsame Prozess wird auch „Coevolution'' genannt.

1.2 Parasitismus

Parasitismus bezeichnet den Ressourcenerwerb mittels eines größeren Organismus.
Der Organismus (Wirt) wird dabei vom Parasiten geschädigt, bleibt aber meistens noch am Leben. Jedoch kann der Wirt in manchen Fällen dabei zu Tode kommen.

2. Übersicht über Parastismus und Symbiose

2.1 Parabiose (Nutznießer-Wirt-System)

Merkmal: Beziehungen sind einseitig vorteilhaft.

• Parökie
  Aufenthalt in der Nähe anderer Arten ohne näheren Körperkontakt Brüten von Enten in Kolonien von Möwen
  
  
• Synökie
  Aufenthalt in den Nestern oder Wohnhölen anderer Arten
  Brüten der Brandgans in Kaninchen- oder Fuchsbauten
  
  
• Entökie
  Aufenthalt in nach außen offenen Körperhöhlen andere Arten Wohnen des Nadelfisches im Enddarm von Seewalzen
  
  
• Epökie (Symphorismus)
  Dauernder Aufenthalt auf einem anderen Organismus Seepocken und Polypen auf Schalen von Schnecken und Krebesen
  
  
• Phoresie
  Nutzen der Fortbewegung eines anderen Organismus zum Transport von Dungmilben und Nematoden durch Mist- und Aaskäfer Kommensalismus
  Teilhaber an der Nahrung anderer Lebewesen (Mitessertum) Mit anderen Parabiosen verbunden : Bienenlaus, Ameisenfischchen in Ameisennestern

2.2 Symbiose (Symbiont-Wirt-Systeme)

Merkmal: Beziehungen sind wechselseitig vorteilhaft.

Allianz
Lockere, teilweise zufällige Geimeinschaft mit wechselseitigem Nutzen, Weidegemeinschaften von Straußen und Huftieren

Mutualismus
Regelmäßige, aber meist nur kurzfristige Gemeinschaft mit engen Wechselbeziehungen, Beziehungen zwischen blütenbestäubenden Insekten und Blütenpflanzen

Eusymbiose
Meist langwährende Gemeinschaften mit z.T. physiologisch obligatorischen Wechselbeziehungen

Ektosymbiose

Putzerfische / Korallenfische wechselseitige Schutzgemeinschaft von Clownfisch Amphiprion und Seeanemone

Endosymbiose
Bakterien und Einzeller im Darm von Pflanzenfressern; Bakterien und Pilze in Myzetomen von blutsaugenden und pflanzensaugenden Insekten

2.3 Antibiose (Parasit-Wirt-Systeme)

Merkmal: Beziehung ist für einen der Partner vorteilhaft, für
den anderen überwiegend oder teilweise schädigend.

Parasitismus
Schädigende Nutzung von Lebewesen, ohne diese unmittelbar zu töten; der Parasit ist meist kleiner als sein Wirt

Ektoparasitismus
Blutsaugende Insekten z.B. bei Warmblütern, Mistel auf Wirtsbäumen

Endoparasitismus
Bandwürmer im Dünndarm des Menschen; Eukarioten im Blut (Malariaerreger)

Rubparasitismus
Larven der Schlupfwespen in Insektenlarven

Episitismus
Unmittelbares Töten von Lebewesen zur Ernährung; der Räuber ist meist größer als seine Beutetiere, Löwe als Fressfeind des Gnus; tierfangende Pflanzen (Sonnentau)

3. Die Bedeutung von Parasitismus und Symbiosen

3.1 Physiologische Funktionen von Symbiosen

Bei einer Symbiose ergänzen sich die Stoffwechselleistungen der Partner gegenseitig. Dieser Effekt ist am häufigsten zwischen einem autotrophen Partner (grüne Pflanzen, einige Bakterien) und heterotrophen Partnern (Tiere, Pilze und die meisten Bakterien). In einer solchen Gemeinschaft liefert das autotrophe Glied organische Stoffe und Sauerstoff, wobei der heterophe Partner Kohlenstoffdioxid und stickstoffhaltige Ausscheidungsprodukte bereitstellt. So erhält jeder Partner, was er benötigt.

3.2 Physiologische Wirkungen des Parasitismus und Übergänge zur Symbiose

Nach der Definition wirkt ein Parasit auf seinen Wirt meistens schädigend. Dies geschieht, indem die Parasiten den Wirt durch direkte mechanische Einwirkungen (Verstopfung), Verwundungen oder giftige Ausscheidungsprodukte beeinflussen. Am besten sind die Wirkungen des Parasitenbefalls bei Haustieren untersucht. Außer durch akute Erkrankungen, Wunden und Todesfälle, schaden die Parasiten durch verminderte Fleisch- und Milchproduktion uvm.. Bei Wildtieren ist der Befall meist relativ harmlos, da ein gesundes Tier sehr gut mit einem leichten Befall zurechtkommt. Oft besteht zwischen dem Parasiten und dem Immunsystem des Wirts ein eingespieltes Verhältnis. Zum Beispiel sind die Individuen mancher Sperlingspopulationen sind durchgehend vom Erreger der Vogelmalaria leicht infiziert, ohne zu erkranken. Untersuchungen mit Mäusen haben gezeigt, dass ein Trypanosomenbefall sowie ein Trichinenbefall zu einem schnelleren Wachstum der Mäuse beitragen und dies sogar bei einer Mangelernährung. Daraus ist zu folgern, dass die auf Diät gesetzten Mäuse von den Parasiten wahrscheinlich Mangelsubstanzen bekommen und deshalb besser wachsen. Dieses Beispiel erinnert an das Zusammenspiel von Symbionten und deren Wirte und zeigt einen nahen und gleitenden Übergang zwischen Parasitismus und Symbiose.

3.3 Ökologische Funktion von Parasitismus und Symbiose

In einem ausgeprägten Bisystem zwischen den Lebewesen einer Symbiose, haben diese direkten Einfluss auf das Populationswachstum ihrer Partner. So wirken Parasiten bei Massenvermehrung ihrer Wirte meist hemmend wohingegen Symbionten häufig das Populationswachstum ihrer Partner begünstigen. Als Beispiel dient hierbei die Symbiose zwischen einigen Ameisenarten und Blattläusen. Die Ameisen sammeln den zuckerhaltigen Ausscheidungsprodukte der Blattläuse (Honigtau) während die Ameisen sie vor Angreifern schützen.

4. Entstehung von Symbiosen und Parasitismus

4.1 Voraussetzungen zur Entstehung von Symbiosen

Lebewesen sind auch Träger von Lebensräumen (Biotopen). Die gesamte Körperoberfläche bietet Siedlern an verschiedenen Regionen unterschiedliche Lebensbedingungen (Blut; Haut; Haar; Federn sowie der Darmkanaloder innere Organe).
Zum Entstehen von Symbiosen und Parasitismus sind nun zwei Faktoren entscheidend, Ernährungsweisen der potentiellen Partner sowie die räumliche Nähe. Voraussetzung ist außerdem ein lang andauernder Kontakt zwischen beiden Lebewesen.

4.2 Vom Fäulnisbewohner zum Darmparasiten

Es ist sehr unwahrscheinlich ,dass ein frei lebender Organismus zum Darmbewohner wird da im Darm extreme Bedingungen vorherrschen und diese sich außerordentlich von denen der Außenwelt unterscheiden. Um herauszufinden wie sich Darmbakterien entwickelt haben könnten, musste man Organismusgruppen heranziehen, die sowohl frei lebende als auch Darmparasiten enthalten.Die anpassungsfähige Gruppe der Federwürmer (Nevatoden) sind eine solche. Viele dieser Würmer sind Bakterienfresser und kommen daher in faulenden Substanzen vor. Im inneren dieser Substanzen (Saprobien = Fäulnis) kommt es zu Temperaturerhöhungen und Sauerstoffzehrung aufgrund der Zersetzungsvorgänge der Bakterien. Ähnliche Bedingungen wie im Darm, jedoch nicht so extrem und andauernd, sondern für relativ kurze Zeiträume. So konnten sich die Federwürmer mit der Zeit an die Bedingungen anpassen und sind so auch im Darm überlebensfähig.

4.3 Spezielle Anpassungen von Parasiten und Symbionten

Änderungen im Körperbau

Symbionten und Parasiten können im Körperbau stark von ihren frei lebenden Verwandten abweichen.
Parasiten sind meist in ihrem Körperbau noch stärker abgewandelt. Der Körper ist dann oft nur vereinfacht (z.B. Darm reduziert oder ganz weg). Die Sinnesorgane sind auch bis auf wenige zurückgebildet. Dagegen sind die Eierstöcke stark vergrößert, um viele Eier legen zu können. Oft sind bei Ekto- und Endoparasiten Haftorgane gebildet um sich am Wirt anzuklammern. Charakteristisch ist auch eine Abplattung der Körperform. Auch bei Pflanzen führt Parasitismus zur Reduktion von Organen.

Vermehrung und Ausbreitung

Obligate Symbionten und Parasiten leben auf oder in ihren Wirten in Kleinstarealen. Das Verbreitungsgebiet ist also in diesen zerstückelt. Bei der Vermehrung und Ausbreitung besteht das Problem neue Wirte für ihre Nachkommen zu finden. Dieses Problem lösen die Parasiten, indem sie viele Nachkommen produzieren und viele Ausbreitungs- und Wirtfindungsstrategien anwenden. Symbionten haben auch solche Übergangsstrategien auf neue Wirte entwickelt. Der Unterschied ist jedoch, dass diese Mechanismen im wechselseitigen Nutzen für beide Partner ausgebildet sein können.
Eine einfache Übertragung von Parasiten vom Wirtsorganismus zu Wirtsorganismus kann bei sozialen Tieren einfache durch Körperkontakt gewährleistet sein. Symbionten suchen sich ihren Partner oft aktiv aus, während auch viele Parasiten aktiv in den Wirt eindringen. Des Weiteren gibt es einige Parasiten, die ihren eigenen Fortpflanzungszyklus ganz auf den ihrer Wirte abgestimmt haben, so dass deren Nachkommen regelmäßig von ihnen befallen werden können. Die Steuerung der Parasitenfortpflanzung erfolgt demnach durch die Hormone des Wirts.
Zum Transport zwischen warmblütigen Tieren dienen häufig blutsaugende Insekten, in denen die Larvenentwicklung und Vermehrung stattfinden.

Wirtspezifität und Nischenbildung

Die Bindung der Parasiten an bestimmte Wirte ist unterschiedlich stark. Zum Beispiel kommen die Trichine in zahlreichen Säugern vor, jedoch ist für den Schweine- und Rinderbandwurm der Mensch der einige Endwirt. Auch Symbionten sind oft auch bestimmte Wirte beschränkt. Manche Ekroparasiten sind nicht nur wirtspezifisch, sondern siedeln sich auch nur auf ganz bestimmt Regionen der Wirts an. Die Spezialisierung kann sich während der Evolution durch Konkurrenz verschiedener Parasitenpopulationen herangebildet haben.

5. Coevolution (= Koevolution)

Die wechselseitige Angepasstheit von Blüten und Insekten

Blüten und ihre Bestäuber haben sich schrittweise aneinander angepasst. Diese Coevolution lässt sich anhand der fossilen Abfolge der Formen belegen. Sie begann damit, dass Käfer Pollen und Blüten fraßen. Die Pflanzen passten sich daraufhin an. Dies führte wiederum zur Anpassung der blütenbesuchenden Insekten.Parasiten verraten die Verwandschaft ihrer Wirte. Das Vorkommen von wirtsspezifischen Parasiten verrät, dass nah verwandte Parasitenarten auf nach ,verwandte Wirtsarten vorkommen. Dies ist ein Ausdruck der gemeinsamen Evolution von Parasit und Wirt. Jedoch verläuft die Evolution der Parasiten langsamer als die ihrer Wirte, da sich die Umwelt eines Parasiten kaum verändert, sollte sein Wirt sein Biotop ändern.

6. Beispiele für durch Parasiten ausgelöste Krankheiten:

Malaria Tropica

• verschiedene Arten von Malaria

• gefährlichste ist Malaria Tropica

• Erreger: Plasmodium falciparum

• Überträger (Vektor): Anopheles Mücke (Stechmücke)

• Inkubationszeit 7 – 30 Tage

• Fieber, Durchfall & Magen- Darm Beschwerden

• => oft Verdacht auf Magen – Darm Grippe
  

Lebenszyklus (Mücke):

• Aufnahme von Gamonten¹ durch das Blutmahl

• Gamonten gelangen in den Darm und verwandeln sich in Gameten².

• Befruchtung der Gameten

• danach entwickelt sich aus der Zygote ein länglicher Ookinet³ (größe 18 x 3 µm )

• Ookinet durchbohrt die Darmwand und setzt sich in der Muskelschicht fest

• Beginn der Sporogonie mit Reduktionsteilung (bildet sich zur Oozyste⁴ um)

• => Entwicklung großer Oozysten an Darmaußenseite (enthalten bis zu 10 000 (ca. 15µm lange) Sporozoiten⁵.

• Aufbrechen der Oozyste

• Sporozoiten gelangen in Hämolymphe⁶

• Befallen die Speicheldrüse der Mücke

• → Mücke für Menschen infektiös (frühestens 8 Tage nach Infektion)

Lebenszyklus (Mensch):

• Sporozoiten werden durch Mücke injiziert

• befallen nach wenigen Minuten die Gewebszellen der Leber

• Verwandlung in Gewebsform (Trophozoit)

• Der Trophozoit beginnt mit multiplen Kernteilungen & vergrößert sich zum Leberschizonten⁷ (40-60µm ) (kann mehrere 1000 Kerne enthalten)

• => Kern + Zytoplasma = Merozoit⁸

• Befall der roten Blutkörperchen (rBK)

• Merozoiten wandeln sich in junge Trophozoiten

• → durch Entwicklung entstehen Schizonten mit 8 – 32 Kernen)

• rBK platzt → Fieber

• Inkubationszeit 12-14 Tage

• Bei Malaria Tropica sind nur Erythrozyten⁹ mit jungen Trophozoiten im peripheren¹⁰ Blut zu finden.

• Die Wirtszellen mit weiterentwickelten Stadien sind versteckt ¹¹

• nach mehreren Wochen der erythrozytären Schizogonie entstehen die ersten Mikro- und Makrogameten (= infektiöse Stadien für Endwirt die Anophelesmücke)

Fuchsbandwurm Echinococcus multilocularis

• Endwirte: Füchse

• Zwischenwirte: Kleinsäuger (Bsp. Feldmäuse, Nagetiere)

• Der Mensch ist gefährdet, wenn er zum zufälligen Zwischenwirt wird

Lebenszyklus (Fuchs):

• adulte Bandwürmer leben in den Zotten des Dünndarms

• nach der Präpatenzzeit¹² von 5 – 7 Wochen werden Eier mit dem Stuhl freigesetzt

Lebenszyklus (Zwischenwirt):

• orale Aufnahme

• nach Magenpassage schlüpft hakentragende Larve (Oncosphäre)

• passiert die Darmwand und gelangt über den Blutkreislauf in die Leber (oder andere Organe)

• In den Zielorganen entwickeln sich die Finnen (= kleine bis zu 2cm große Bläschen) (Metazestoden)

• Durch Sprossungsvorgänge¹³ → tumorartiges Wachstum

• Nach einigen Monaten entwickeln sich an Finnen Kopfanlagen

• werden mit dem Kot vom Zwischenwirt ausgeschieden

• Kopfanlagen entwickeln sich per oraler Aufnahme durch Endwirt zur neuen Bandwurmgeneration

Bot Fliege (Made)

• Dringt in die Kopfhaut des Wirts ein und bildet somit eine Beule

• in der Mitte der Beule ist eine Öffnung für Atemluft

• hält sich mit kleinen Stacheln fest, die rund um ihren Körper angeordnet sind

• nach einigen Wochen verwandelt sich die Made in eine Bot Fliege und schlüpft

Elephantiasis

• Larven (Mikrofilarien)

• werden über Stechmücken übertragen

• adulte Würmer leben in den Lymphgefäßen und Lymphknoten

• ordnen sich zu Knäueln an

• → führt zu Ausbildung einer Verengung der Lymphgefäße

  → Anstau der Lymphflüssigkeit in abgeschnürten Körperteilen

• → Anschwellung dieser bis aufs Unermessliche

• kann jedes Körperteil betreffen

• meist Hoden, Penis, Arme, Beine, Hände

7. Definitionen und Glossar

Trypanosomenbefall: Sind Gattungen von Einzelligen geißeltragenden Flagellaten (Gruppe einzelliger, eukaryotischer Lebewesen, die peitschenähnliche Zellfortsätze besitzen). Diese Parasiten kommen in vielen Wirbeltierarten, sowie bei Fischen und Säugetieren vor.

Trichinenbefall (=Trichinellose): Parasit welcher über larvenhaltiges Fleisch verbreitet wird. Die Larven bohren sich in die Dünndarmwand und entwickeln sich dort zu adulten Würmern.

Bisystem: Beziehungssystem zwischen zwei verschiedenartigen Organismen, das durch Siedlungs-, Transport- oder Ernährungsbeziehungen zustandekommt.

soziale Tiere Tiere welche in Gemeinschaften leben und miteinander kooperieren.

Wirt

• wird geschädigt; giftige Stoffwechselprodukte, innere & äußere Verletzungen, Nahrungsentzug
  => Verkürzung des Lebens, teilweise Tod

• Abwehrverhalten (z.B. Putzerfisch)

• Die meisten Lebewesen haben Parasiten
  
  

Parasiten

• auf eine/ wenige Wirtsart/en beschränkt

• mehr als die Hälfte aller Lebewesen parasitiert

• besitzen Haft- und Klammerextremitäten

• Rückbildungen von Flügeln, Augen, Wurzeln (z.B. Mistel) etc.

• Große Eizahlen, komplexe Entwicklungs- und Übertragungswege (z.B. Bandwurm)

• Fremdsteuerung des Wirtes durch Endoparasiten

Unterscheidungen/Klassifizierungen

• Phytoparasitismus = Parasitismus an Pflanzen

• Zooparasitismus = Parasitismus an Tieren

• Ektoparasiten = Parasiten, die außerhalb des Wirts leben

• Endoparasiten = Parasiten, die inter- oder intrazellulär im Wirt leben

• Fakultativer Parasitismus = gelegentlicher Parasitismus, nicht zur Entwicklung benötigt

• Obligater Parasitismus = Parasiten sind zwingend auf einen Wirt angewiesen

• Stationärer Parasitismus = Parasit bleibt Wirt treu, Wirtswechsel bei engem Kontakt (z.B. Filzlaus)

• Temporärer Parasitismus = besuchen Wirt für kurze Zeit (Bsp. Stechmücke)