Abwehr und Toleranz von Viruserkrankungen in Ameisenkolonien

Soziale Insekten leben auf engem Raum zusammen und interagieren eng miteinander, unter anderem durch Teilen von Nahrung durch Regurgitation und den Austausch von Oberflächenwachsen, wodurch sie einen gemeinsamen Koloniegeruch aufbauen. Trotz physischer Nähe und engem Kontakt treten Epidemien in sozialen Insektenkolonien nur selten auf, da sie nicht nur bei Nahrungssuche, Nestbau und Brutpflege kooperieren, sondern auch bei gemeinsamer Krankheitsabwehr, wodurch sie soziale Immunität erreichen. Neben ihrem individuellen Immunsystem, schützen sie sich also auch durch kollektive Nesthygiene, gegenseitige Pflege, Behandlung von Infektionen und social distancing. Während z. B. Honigbienen stark von Viruskrankheiten betroffen sind, waren bei Ameisen bislang eher Pilz- und Bakterienkrankheiten bekannt. Neuere Sequenzierungsstudien haben jedoch gezeigt, dass auch sie von vielen Viruserkrankungen betroffen sind, auch wenn sie selten kolonieweite Krankheitsausbrüche verursachen. Auch wenn bekannt ist, dass ihre individuellen Immunsysteme die gleiche (siRNA-)Reaktion wie auch Fruchtfliegen und Mücken zeigen, ist ihr individuelles und kollektives Verhalten, mit dem sie sich gegen Viren schützen könnten, wenig verstanden. Krankheitsabwehr wird in Vermeidungs-, Resistenz- und Toleranzmechanismen unterteilt. In diesem Projekt werden wir alle drei Aspekte mit Hilfe des kürzlich in meinem Labor etablierten AmeisenVirus WirtParasitsystems, bestehend aus Gartenameisen und dem generellen Insektenvirus CrPV, untersuchen. Zunächst werden wir testen, ob Ameisen Infektionen vermeiden können, indem sie viruskontaminierte Nahrung erkennen. Weiterhin werden wir testen, ob sie durch soziale Interaktionen die Infektionsstärke verringern können und ob die Anwesenheit von Nestgenossinnen sie toleranter gegenüber Vireninfektion macht. Unsere Experimente werden zeigen, wie sich das individuelle und soziale Verhalten der Ameisen bei Kontaminationsgefahr und im Krankheitsverlauf ändert. Hierzu beobachten wir das Verhaltensrepertoire der infizierten Tiere und ihrer Koloniemitglieder und analysieren ihre sozialen Interaktionsnetzwerke. Dazu markieren wir jede Ameise mit einem individuellen QR Code, der über den 2-wöchigen Krankheitsverlauf automatisiert 2 Mal pro Sekunde die Koordinaten aller Tiere aufnimmt, wodurch auch die räumliche Nähe der Koloniemitglieder zueinander erfasst wird. Änderungen im Sozialverhalten der Tiere im Krankheitsverlauf und der quantifizierten Virenlast aller Tiere wrd Aufschluss über die Krankheitsausbreitung in der Kolonie geben. Außerdem werden wir testen, ob Nestgenossinnen erkrankter Tiere entweder durch Austausch geringer Mengen an Pathogen oder von Immuneffektormolekülen eine Immunisierung ähnlich einer Impfung erfahren. Umgekehrt testen wir, wie gesunde Tiere infizierte Koloniemitglieder im Krankheitsverlauf unterstützen können.