men schnell an veränderte umweltbedingungen anzupassen

forscher vermuten daher sogar, dass jedes Lebewesen zumindest einmal während sei­

nes Lebens von einem Parasiten oder dessen Zwischenstadien als Wirt genutzt wird. in aquatischen und terrestrischen Biotopen fin­

det sich eine große Vielfalt systematisch un­

terschiedlicher Parasiten in verschiedenen sogenannten trophischen Stufen. Somit bil­

den Parasiten einen entscheidenden anteil an der biodiversität des jeweiligen ökosystems.

Parasitismus gilt als die erfolgreichste Le­

bensstrategie auf unserem Planeten und ist bereits sehr früh in der evolutionsgeschichte aus freilebenden organismen entstanden.

aufgrund ihrer zentralen Stellung in aquati­

schen ökosystemen und ihrer wirtschaftlichen bedeutung als hochwertiges nahrungsmittel sind fische wichtige forschungsobjekte pa­

rasitologischer Studien. Weltweit sind über 32.000 unterschiedliche fischarten beschrie­

ben, von denen ca. die Hälfte im Meer lebt.

Die Parasitierung von fischen, welche für den menschlichen Verzehr genutzt werden, ist ein seit langem bekanntes Problem. eine Moni­

tor­reportage (arD) im Jahr 1987, bei der le­

bende fadenwürmer in verzehrfähigen fisch­

produkten nachgewiesen wurden, sorgte als

sogenannter nematodenskandal deutschland­

weit für Schlagzeilen und hatte dramatische auswirkungen auf die deutsche fischereiin­

dustrie. Solche umstände führten zu der er­

kenntnis, dass entscheidende grundlagen über das auftreten und die Verbreitung poten­

ziell humanpathogener Parasiten fehlten. be­

sonders im aquatischen bereich ist der Stand der kenntnis über die globale Diversität medi­

zinisch wichtiger arten sehr unterschiedlich.

forscher des bik­f­Projektbereichs Medizini­

sche biodiversität und Parasitologie widmen sich daher der erforschung der Vielfalt medizi­

nisch relevanter Parasiten, deren areal und Populationsdynamik, ökologie, genetik und Lebenszyklusstrategien sowie den gesund­

heitsrelevanten auswirkungen auf den Men­

schen.

Der faDenWurM ANISAKIS kann aucH Den MenScHen befaLLen

in einem aktuellen Projekt befassen sich Prof. Dr. Sven klimpel und Dipl.­biol. Thomas kuhn mit der ursache und Verbreitung der durch die walparasitische fadenwurmgattung

Abb.1: Modellierte Verbreitungsgebiete der derzeit beschriebenen Anisakis­Arten. Die Farbintensität spiegelt die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens wieder. Dunkel­

rote Areale stellen molekular nachgewiesene Fundorte dar.

// Fig. 1: Modeled species range of described Anisakis

­species.­Colour­intensity­reflects­probability­

of Anisakis occurrence. Dark red shadings indicate molecularly proven Anisakis records.

62 Senckenberg 2011 – 2012 WaLe unD ParaSiTen 63

(nematoda) Anisakis hervorgerufenen sog.

anisakiasis. neben den arten ihrer nahever­

wandten gattungen Pseudoterranova und Contracaecum ist diese gruppe mariner Para­

siten weltweit am häufigsten vertreten und gilt als Hauptursache für menschliche infekti­

onen, und zwar als sog. Zoonosen (Übertra­

gungen von infektionen vom Tier auf den Menschen). obwohl der Lebenszyklus dieser arten in seinen grundzügen bekannt ist, sind die genauen Mechanismen der Übertragung im aquatisch­marinen nahrungsgefüge bis heute gegenstand intensiver forschung. als gesicherte erkenntnis gilt, dass anisakis in seinem komplexen Lebenszyklus neben vier Häutungen und Larvalstadien mehrere Wirts­

wechsel einschließt, die sich quer durch das gesamte nahrungsnetz erstrecken. als end­

wirte fungieren dabei barten­ und Zahnwale (Cetacea), zu denen auch Delfine gehören

die auf fische und Meeresfrüchte als wichti­

ge Proteinquelle angewiesen sind (u.a. sog.

entwicklungsländer). Schätzungen zufolge decken über 60 % der Weltbevölkerung ca.

40 % ihrer eiweißversorgung durch fischerei­

erzeugnisse ab. Die Zahl der weltweit gemel­

deten humanen infektionen durch Anisakis oder deren nächsten Verwandten (innerhalb der familie der anisakidae) ist ansteigend und beläuft sich auf ca. 25.000 fälle jährlich.

Die tatsächliche infektionsrate könnte jedoch aufgrund einer ähnlichen Symptomatik mit anderen Magen­Darmerkrankungen noch viel höher liegen.

eine infektion des Menschen ist nur in selte­

nen fällen lebensbedrohlich und das Durch­

garen und Tieffrieren von Speisefischen tötet Parasiten im filet oder den innereien ab. Den­

noch ist davon auszugehen, dass infektionen und die sich über die nahrung, also der auf­

nahme einer Vielzahl befallener Zwischen­

wirte (krebse, kopffüßer, fische), mit diesen Parasiten infizieren. Der Mensch, als sog.

fehlwirt, ist nicht Teil des Lebenszyklus, kann sich allerdings durch den Verzehr lebender Larven (z. B. in Fischfilets) temporär mit die­

sem Parasiten infizieren. Die Aufnahme le­

bender Parasitenstadien führt zum befall des menschlichen gastrointestinaltraktes. Die in­

fektion ist begleitet von klinischen Sympto­

men wie starken bauchschmerzen, Übelkeit, Durchfall, erbrechen und fieber und kann bei manchen Patienten sogar die ursache schwerer allergischer reaktionen sein.

betroffen sind vor allem Menschen in den küstenstaaten europas (niederlande, Deutschland, frankreich, Spanien) sowie der uSa und Japan sowie bevölkerungsgruppen,

durch änderungen der ernährungsgewohn­

heiten (z. b. die Tendenz, Speisen nicht zu überkochen) nicht mehr nur auf küstenstaa­

ten oder regionen beschränkt bleiben, in denen der Verzehr von rohem oder unzurei­

chend gekochtem fisch (z. b. Sushi, Sashimi) kulturell bedingt ist.

Über die entwicklung der Molekularbiologie ist es erst in den letzten 20 Jahren gelungen, die einstmals als weltweit vorkommend an­

gesehene art Anisakis simplex in mehrere ar­

ten aufzuspalten, die eine deutliche Wirtsspe­

zifität bei ihren jeweiligen Wal-Endwirten zeigen. Die gattung umfasst nunmehr neun beschriebene arten, die sich zwar in ihrer ökologie und genetik deutlich voneinander unterscheiden, äußerlich jedoch nahezu iden­

tisch sind (sog. kryptische arten). Anisakis spielt eine rolle als integraler Teil des marinen

Abb.­2:­Springende­Delfine­

(Delphinus delphis;

Fam. Delphinidae) vor der Küste Namibias.

// Fig. 2: Leaping dolphins (Delphinus delphis;

Fam. Delphinidae) off the coast of Namibia.

Abb. 3: Abtauchender Zwergwal (Balaenoptera bonaerensis; Fam.

Balaenopteridae) als potenzieller Endwirt für Anisakis im Süd­

polarmeer (Antarktis).

// Fig. 3: Diving Minke whale (Balaenoptera bonaerensis; Fam.

Balaenoperidae) as­a­potential­definitive­

host for Anisakis in the Southern Ocean (Antarctica).

64 Senckenberg 2011 – 2012 WaLe unD ParaSiTen 65

Nahrungsnetzes mit den eng verflochtenen trophischen interaktionen der Zwischen­ und endwirte. Daher können diese fadenwürmer auch als natürliche indikatoren genutzt wer­

den, um rückschlüsse auf den Lebensraum der endwirte zu ziehen und auf diese Weise aussagen über das Wanderverhalten oder die nahrungsökologie zu treffen. aus dem Vor­

kommen von morphologisch sehr ähnlichen, aber ökologisch getrennten und taxonomisch unterschiedlichen arten im Meer, lässt sich vermutlich das ungleichmäßige auftreten der anisakiasis in verschiedenen Ländern und regionen ableiten und verdeutlicht den gro­

ßen Einfluss von Klimazonen auf die Zoogeo­

grafie dieser Parasiten.

um genauere aussagen über die Verbreitung von Anisakis und das potenzielle auftreten der anisakiasis in bestimmten regionen tref­

fen zu können, verfolgen klimpel und kuhn einen ansatz, indem sie unterschiedliche as­

pekte bestehender Methoden zur berech­

nung von Verbreitungsgebieten in einem

übergreifenden, neuen Modell verbinden. Sie nutzen dabei neben vorhanden Daten zum Vorkommen von Anisakis auch Techniken moderner molekularbiologischer Artidentifi­

zierung. anhand der unterschiede in ver­

schiedenen kernkodierten und mitochondri­

alen genen streben sie an, die identität der kryptischen Anisakis­arten zweifelsfrei klä­

ren zu können und dadurch eine möglichst flächendeckende und abgesicherte Daten­

grundlage für ihre berechnungen zu erhalten.

Die ergebnisse der Modellierung weisen deutlich auf das Vorkommen Art-spezifischer Verbreitungsgebiete innerhalb der klimazo­

nen und ozeane hin, die klar mit der Verbrei­

tung und dem Migrationsverhalten der je­

weiligen Wal­endwirte in Deckung zu bringen sind. auf diese Weise können, neben der ri­

sikoabschätzung für anisakiasis­infektionen, gleichzeitig rückschlüsse über das Vorkom­

men und die Populations­/bestandsgröße bestimmter Walarten in ganz bestimmten gebieten und klimazonen gezogen werden.

in fact, researchers suspect that all other or­

ganisms are used as a host at least once by a parasite or one of its intermediate life stages.

in aquatic and terrestrial biotopes, a wide range of systematically differing parasites can be found in various trophic stages, so that parasites contribute significantly to the biodiversity of a given ecosystem. Parasitism is regarded as the most successful survival strategy on our planet, and it developed amongst free­living organisms at a very early stage of evolution.

Fish are of great significance in view of the central role they play in aquatic ecosystems and also as providers of high­quality food, and they are therefore regarded as important subjects for parasitological investigations.

Over 32,000 different fish species have been described throughout the world, of which about half live in the sea. Parasitic infestation of fish intended for human consumption has long been recognized as a problem. a televi­

sion broadcast in 1987 (Monitor, arD) which reported on live nematodes being found in ready-to-eat fish products led to the so-called nematode scandal, and the headlines

throughout germany had dramatic effects on the German fisheries industry. In the after­

math of this event, it became clear that basic knowledge concerning the existence and spread of parasites that are potentially harm­

ful to humans was missing. especially in the aquatic domain, the state of knowledge con­

cerning the global diversity of medically rele­

vant species is very inhomogeneous. as a re­

sponse to this, researchers from the bik­f Medical biodiversity and Parasitology project

division are investigating the wide range of medically significant parasites, their distribu­

tion and population dynamics, their ecology, genetics and life­cycle strategies, as well as the effects they may have on human health.

// THe ANISAKIS neMaToDe can aLSo affecT HuManS

Professor Sven klimpel and the biologist Thomas kuhn are currently engaged in a pro­

ject investigating the causes and distribution of the disease known as anisakiasis, which is brought about by nematodes of the Anisakis genus that parasitize whales. Together with the species of the closely related genera

// WHaLeS anD ParaSiTeS

Parasitism is a survival strategy by which one organism uses another as its habitat, and also as a source of nutrition. There are many examples of this form of existence that come from greatly varied classes of organisms. Typical of parasitic organisms are their diversity and their tendency to reproduce quickly and in large numbers, thereby ena­

bling them to adapt to changes in environmental conditions.

Abb. 4:

Forschungseisbrecher FS Polarstern bei der Ent­

ladung im antarktischen Schelfeis (u. a. Versorgung der Neumayer­Station III).

// Fig. 4:

Research icebreaker RV Polarstern during unloading in the Antarctic shelf ice (to provide the Neumayer station III).

Abb. 5: Mit anisakiden Nematoden stark

­parasitierte­Eisfisch-Leber­

(Chaenocephalus aceratus).

//­Fig.­5:­An­Icefish­liver­

(Chaenocephalus aceratus) heavily infested with anisakid nematodes.

Abb. 6: Fischleber mit Anisakis­Larven.

// Fig. 6: Fish liver with Anisakis larvae.

66 Senckenberg 2011 – 2012 // WHaLeS anD ParaSiTeS 67

Pseudoterranova and Contracaecum, this group of marine parasites is found most fre­

quently throughout the world. They are con­

sidered to account for most zoonotic infec­

tions (i. e. diseases transmitted from animals to humans). although the basic life cycles of these species is known, the precise mecha­

nisms by which they are transmitted within the aquatic­marine food web is still being in­

tensively researched. it is undisputed that in the course of its complex life cycle, Anisakis undergoes four moults and larval stages while transferring between several hosts that represent the entire food web. The definitive hosts (i. e. the hosts in which the parasite re­

produces) are whales, dolphins, and porpois­

es (cetacea) that become infested with these parasites by consuming a wide variety of in­

termediate hosts (cephalopods, crustaceans and fish) that are themselves infested. Humans are not included in this life cycle, but may become so­called incidental hosts through the consumption of living larvae (e. g. in fish fillets), thus becoming temporarily infested with the parasite. When living parasites in various stages are consumed, there is a risk of the human gastro­intestinal tract becom­

ing infested. The infestation is accompanied by clinical symptoms such as severe abdomi­

nal pain, nausea, diarrhoea, vomiting and fe­

ver. Some patients even suffer from severe allergic reactions.

Most incidences of infestation affect people living in coastal states of europe (the nether­

lands, germany, france, Spain) as well as the united States and Japan, and also population groups who are dependent on fish and other seafood as an important source of protein (in­

cluding the so­called developing countries).

it is estimated that over 60% of the world’s population supplies about 40% of its protein needs through fish products. The reported global figures for human infestations with Anisakis or their nearest relations (within the anisakidae family) are increasing and current­

ly amount to 25,000 per year. However, the actual infestation rate may be a great deal

higher, as the symptoms can be confused with other gastro­intestinal conditions.

infestations in humans are only rarely life­

threatening, and thoroughly cooking or deep­

freezing edible fish kills parasites in both the flesh and entrails. Nevertheless, we may ex­

pect the figures to increase as nutrition hab­

its change (such as the tendency not to over­

cook meals, for instance), and infestation will no longer remain restricted to coastal states or regions with a cultural tradition of eating raw or only partly cooked fish (e. g. sushi, sashimi).

it is only within the last 20 years that devel­

opments in molecular biology have made it possible to split up what was considered to be a single species occurring throughout the world, Anisakis simplex, into several species.

These species have specific definitive hosts of the whale order, and now nine species have been described for the genus. Their ecology and genetics differ greatly, although their external appearance is practically identi­

cal (such species are known as ‘cryptic’ spe­

cies). Anisakis plays a role as an integral part of the marine food web, with closely interwo­

ven trophic interactions between the inter­

mediate and definitive hosts. For this reason, it is possible to use these nematodes as natu­

ral indicators through which conclusions can be drawn with respect to the definitive host’s habitat, which in turn supplies information about migratory behaviour or food ecology.

The existence of morphologically very similar, but ecologically distinct and taxonomically discrete species in the sea probably provides an explanation for the unequally distributed occurrence of anisakiasis in different coun­

tries and regions, and underlines the signifi­

cant influence of climatic zones on these par­

asites’ zoogeography.

in order to be able to obtain more precise in­

formation about the distribution of anisakis and the likelihood of anisakiasis occurring in certain regions, klimpel and kuhn have

adopted the approach of combining various aspects of existing methods for calculating distribution areas within a new and compre­

hensive model. To this end, they are using ex­

isting data concerning the occurrence of Anisakis together with modern molecular bio­

logical techniques for species identification.

by studying the differences in various nucle­

ar­coded and mitochondrial genes, they are attempting to achieve exact identification of the cryptic Anisakis species. The aim is to ob­

tain a data basis for their calculations that is

as reliable and comprehensive as possible.

The model results clearly indicate the exist­

ence of species-specific distribution areas within the climate zones and oceans that can unequivocally be associated with the distri­

bution and migratory behaviour of the re­

spective whale species serving as a definitive host. The studies provide a means of assess­

ing anisakiasis infestation risks, and also of obtaining information regarding the occur­

rence and population of certain whale species in clearly defined regions and climate zones.

Thomas Kuhn studierte nach einer Ausbildung zum bio­

logisch­technischen Assistenten Biologie an der Heinrich­

Heine­Universität in Düsseldorf mit den Schwerpunkten Prof. Dr. Sven Klimpel ist seit 2010 Leiter des Projekt­

bereichs Medizinische Biodiversität und Parasitologie und studierte Biologie an der Universität Kiel und dem Helm­

holtz Zentrum für Ozeanforschung (ehem. IfM­Geomar).

Er promovierte 2003 am Institut für Zoomorphologie, Zell­

Parasitologie, Zoologie und Genetik. Seit 2010 ist er Doktorand im Projektbereich Medizinische Biodiversität und Parasitologie bei Prof. Dr. Sven Klimpel und erforscht dort die Verbreitung und Verwandtschaftsbeziehungen humanpathogener, mariner Nematoden, die er während diverser Fischereiforschungsfahrten aus verschiedenen Fischarten gewinnt.

// Following training as a biological technical assistant, Thomas Kuhn studied biology at the Heinrich Heine Uni­

versity in Düsseldorf, majoring in parasitology, zoology and genetics. Since 2010, he has been pursuing a Ph. D.

course in the Medical Biodiversity and Parasitology project division under Prof. Dr. Sven Klimpel. His area of study in­

volves the distribution of and interrelationships between human­pathogenic, marine nematodes that he has collect­

ed­from­a­variety­of­fish­species­in­the­course­of­various­

fisheries­research­trips.

biologie und Parasitologie der Heinrich­Heine­Universität Düsseldorf, wo er zwischen 2004 und 2010, zunächst als Assistenz­Professor und nach seiner Habilitation (2008) als Privatdozent, die Forschungsgruppe „Terrestrische und Marine Parasitologie“ leitete. Darüber hinaus war er bis Mai 2013 als Interims­Direktor des Senckenberg Deut­

schen Entomolo gischen Instituts (SDEI) der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung tätig.

// Prof. Dr. Sven Klimpel has headed the Medical Biodi­

versity and Parasitology project division since 2010. He studied biology at the University of Kiel and the Helmholtz Centre for Ocean Research (previously IfM­Geomar).

In 2003, he obtained his doctorate at the Institute for Zoo­

morphology, Cell Biology and Parasitology of the Heinrich Heine University in Düsseldorf. There, he was Head of the ‘Terrestrial and Marine Parasitology‘ research group from­2004­to­2010,­first­as­Assistant­Professor­and­then,­

following his habilitation (2008), as Associate Professor.

In addition to this, he was the Interim Director of the Sencken­

berg German Entomological Institute until May 2013.

bioDiVerSiTäT unD kLiMa

biodiversitätsverlust und klimawandel gehören zu den großen Herausforderungen unserer Zeit. Sie beeinflussen sich gegenseitig – um sie zu verstehen, muss die forschung beide felder gleichermaßen einbeziehen. genau dies tut der forschungsbereich biodiversität und klima, dessen kern aus dem LoeWe biodiversität und klima forschungs­

zentrum (bik­f) besteht. bik­f wurde 2008 als Joint Venture der Senckenberg gesellschaft für naturforschung und der goethe­universität in frankfurt am Main gegründet.

Weitere Partner sind das institut für sozialökologische forschung (iSoe), der Deutsche Wetterdienst, euMeTSaT (europäische organisation für die nutzung meteorolo­

gischer Satelliten) sowie mehrere kleine und mittelstän­

dische unternehmen. >>

74

GENoME ERzäHLEN DIE GESCHICHTE DER BRAUN- UND EISBäREN

82

FoSSILER REGEN BRINGT ES AN DEN TAG

88

kRypTISCHE BIoDIVERSITäT UND kLIMA

68 Senckenberg 2011 – 2012 // WHaLeS anD ParaSiTeS 69

// bioDiVerSiTY anD cLiMaTe

The loss of biodiversity and climate change count amongst the greatest challenges of the era. They exercise a mutual influence on each other, and therefore in order to understand them, both fields of research must be taken equally into account. This is exactly the approach adopted by the biodi­

versity and climate research area, with the LoeWe biodi­

versity and climate research centre (bik­f) as its core insti­

tution. bik­f was established in 2008 as a joint venture between the Senckenberg gesellschaft für naturforschung and the goethe university in frankfurt am Main. other participants include the institut für sozial­ökologische for­

schung (institute for Social­ecological research, iSoe), the Deutsche Wetterdienst (german Weather Service), euMeT­

SaT (european organisation for the exploitation of Meteo­

rological Satellites) as well as a number of small and medium­

sized enterprises. >>

74

GENoMES REVEAL THE HISToRy oF BRoWN BEARS AND poLAR BEARS

82

FoSSIL RAIN TELLS A SToRy

88

CRypTIC BIoDIVERSITy AND CLIMATE

Falschfarben­Satellitenauf­

nahme der europäischen Alpen, die seit 15 Millionen Jahren das europäische und zentralasiatische Nieder­

schlagsmuster­beeinflussen.­

// False colour image of the European­Alps­that­influence­

European and Central Asian precipitation patterns since 15 million years.

copyright: naSa.

am bik­f erforschen über 130 Wissenschaft­

lerinnen und Wissenschaftler die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen biodiversität und klima in enger Zusammenarbeit mit allen inhaltlich relevanten abteilungen der Partner­

institutionen. Die im forschungszentrum verwirklichte Verbindung biologischer, geo­

wissenschaftlicher und sozialwissenschaft­

licher grundlagenforschung mit ihrem starken fokus auf der organismischen biodiversität

licher grundlagenforschung mit ihrem starken fokus auf der organismischen biodiversität

Im Dokument Senckenberg 2011 – 2012ForSchung Für die ZukunFt (Seite 32-38)