Seeanemonen erkennen Freund und Feind

Das Immunsystem wirbelloser Tiere kann offenbar deutlich gezielter auf Mikroorganismen reagieren als bisher angenommen. Forschende der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und der Universität Kiel haben gezeigt, dass eine Seeanemone nützliche von potenziell schädlichen Bakterien unterscheiden kann.

Bislang galt vor allem das adaptive Immunsystem der Wirbeltiere als besonders präzise. Es verfügt über Antikörper und Gedächtniszellen und kann sich im Laufe des Lebens auf bestimmte Krankheitserreger einstellen. Das angeborene Immunsystem dagegen wurde meist als schnelle, aber eher unspezifische Abwehr betrachtet.

Die neue Studie zeigt nun, dass diese Trennung zu einfach sein könnte. Untersucht wurde die Seeanemone Nematostella vectensis. Sie besitzt kein adaptives Immunsystem, kann verschiedene Mikroorganismen aber trotzdem gezielt unterscheiden.

Eine zentrale Rolle spielen dabei sogenannte Nematosomen. Das sind frei bewegliche Zellverbände im Inneren der Seeanemone. Sie nehmen bevorzugt fremde Bakterien auf und bauen sie ab. Die Bakterien, die natürlicherweise zur Seeanemone gehören und ihr vermutlich nutzen, werden dagegen weitgehend verschont.

Dadurch tragen die Nematosomen dazu bei, das Mikrobiom der Tiere stabil zu halten. Als Mikrobiom wird die Gemeinschaft der Mikroorganismen bezeichnet, die auf und in einem Lebewesen lebt.

Die Forschenden untersuchten außerdem das Gen cJun. Es steuert offenbar die Bildung und Funktion der Nematosomen. Mithilfe der Genschere CRISPR/Cas9 schaltete das Team dieses Gen gezielt aus. Die veränderten Tiere bildeten weniger Nematosomen und konnten fremde und körpereigene Bakterien nicht mehr zuverlässig unterscheiden.

In der Folge geriet ihr Mikrobiom aus dem Gleichgewicht. Gleichzeitig wurden die Seeanemonen anfälliger für bakterielle Infektionen.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Fähigkeit zur gezielten Erkennung von Mikroorganismen sehr früh in der Evolution der Tiere entstanden ist. Sie ist damit offenbar kein exklusives Merkmal von Wirbeltieren.

Besonders interessant ist dies auch für die Erforschung eines angeborenen Immungedächtnisses. Manche wirbellosen Tiere reagieren nach einem ersten Kontakt mit einem Krankheitserreger bei einer späteren Begegnung schneller oder stärker. Dieses Phänomen wird als „Immune Priming“ bezeichnet.

Die Nematosomen könnten künftig als Modellsystem dienen, um solche Prozesse genauer zu untersuchen. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift Nature Communications.