1
Myrmekophyten sind Pflanzen, die in einer symbiotischen Beziehung mit Ameisen leben. Die Akazienart Acacia hindsii, die in tropischen Trockenwäldern Mittelamerikas beheimatet ist, ist ein solcher Myrmekophyt. Seine Bewohner sind Ameisen der Gattung Pseudomyrmex. Die Ameisen sind vollständig auf ihre Wirtspflanzen angewiesen, um Nektar und die an Proteinen und Lipiden reichen Nahrungskörper zu erhalten, die sie benötigen. Die Akazie bietet auch Schutz, die sogenannte Domatia, in den Höhlen ihrer geschwollenen Dornen. Im Gegenzug für Unterkunft und Verpflegung werden mutualistische Pseudomyrmex ferrugineus-Ameisen zu Leibwächtern, die ihren Wirt vor Pflanzenfressern und konkurrierenden Pflanzen schützen. Einige Ameisen profitieren jedoch auch von den Leistungen der Pflanze, ohne etwas dafür zu geben, wie die parasitäre Ameisenart Pseudomyrmex gracilis.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemische Ökologie haben sich nun eingehender mit der Insekten-Pflanzen-Interaktion beschäftigt und gefragt, ob die winzigen Bodyguards auch Schutz vor mikrobiellen Krankheitserregern bieten. Sie verglichen die Blätter von Akazienpflanzen, die entweder von mutualistischen oder parasitären Ameisen bewohnt wurden, mit Blättern, aus denen Ameisen entfernt worden waren. Interessanterweise zeigten die Blätter von Akazien, die von parasitären Ameisen besiedelt wurden, mehr Blattschäden durch Pflanzenfresser und mikrobielle Krankheitserreger als die Blätter, die gegenseitige Ameisen hatten. Das Vorhandensein des richtigen symbiotischen Partners schien sich positiv auf die Gesundheit der Pflanze auszuwirken.
Die Analyse der Blattoberflächen ergab, dass bei Abwesenheit mutualistischer Pseudomyrmex ferrugineus-Ameisen die Zahl der pflanzenpathogenen sowie der nekrotischen Pflanzengewebe erheblich zunahm. Diese Pflanzen zeigten auch starke Immunantworten in Form einer erhöhten Konzentration von Salicylsäure, einem Pflanzenhormon, das die Abwehr von Krankheitserregern reguliert. Eine detaillierte Analyse der Bakterienzusammensetzung auf den Blattoberflächen deutete darauf hin, dass das Vorhandensein gegenseitiger Ameisen die Bakterienpopulationen veränderte und schädliche Krankheitserreger reduzierte. Obwohl weit weniger ausgeprägt, konnte dieser Effekt auch bei parasitären Ameisen beobachtet werden.
Wie der antimikrobielle Schutz von Ameisen auf Pflanzen übertragen wird, ist noch unklar. Die chilenische Forscherin Marcia González-Teuber, Erstautorin der Publikation, vermutete, dass mit den Ameisen assoziierte Mikroorganismen eine Rolle spielen könnten. Da Akazienblätter hauptsächlich von Ameisenbeinen berührt werden, extrahierte sie die Beine mutualistischer und parasitärer Ameisen und testete die Wirkung der Extrakte auf das Wachstum bakterieller Krankheitserreger im Labor. Der Pflanzenpathogen Pseudomonas syringae war empfindlich gegenüber der Anwendung von Beinextrakten beider Ameisenarten und sein Wachstum wurde gehemmt. Im nächsten Schritt isolierte und identifizierte der Wissenschaftler Bakterien aus den Beinen der Ameisen. In Labortests hemmten Bakterienstämme der Gattungen Bacillus, Lactococcus, Pantoea und Burkholderia wirksam das Wachstum von Pseudomonas-Bakterien, die aus infizierten Akazienblättern isoliert wurden. Interessanterweise ist bekannt, dass einige der mit den Ameisen assoziierten Bakteriengattungen antibiotische Substanzen produzieren.
Die Jenaer Forscher haben damit die Symbiose zwischen Ameisen und ihren Wirtspflanzen um eine weitere Interaktionsebene erweitert. „Solche gegenseitigen Beziehungen sind viel komplexer als bisher angenommen. In Zukunft müssen wir Bakterien und andere Mikroorganismen in unsere Überlegungen einbeziehen“, sagt Wilhelm Boland, Leiter der Abteilung Bioorganische Chemie am Max-Planck-Institut. Studien über symbiotische Beziehungen zwischen Ameisen und myrmekophytischen Pflanzen sollten die Rolle bakterieller Partner nicht übersehen, die den Ameisen helfen, „ihre“ Pflanzen zu schützen.