Parasiten der Malaria machen Wirbel
Heidelberger Wissenschaftler verfolgen ihre Bewegung.
Heidelberg. (kum) Die Krankheit Malaria wird von einzelligen Parasiten ausgelöst, die sich vor der Übertragung auf den Menschen in der Speicheldrüse des Moskitos in größeren Gruppen ansammeln. Bewegen können sie sich dort aufgrund der räumlichen Enge eigentlich nicht, außer diese Beschränkung wird durch eine geeignete experimentelle Präparation aufgehoben.
In solchen Experimenten haben Wissenschaftler der Universität Heidelberg die Erreger in Bewegung versetzt und die aufgezeichneten Bilddaten mit modernen Methoden der Bildverarbeitung ausgewertet. Die Daten zeigen, dass die sich kollektiv bewegenden Erreger Wirbelsysteme bilden, die stark von physikalischen Prinzipien bestimmt werden. Mithilfe spezieller Computersimulationen konnten die Mechanismen ermittelt werden, die diesen rotierenden Bewegungen zugrunde liegen.
"In der Physik entstehen durch Kollektivität so wichtige Prozesse wie Phasenübergänge, Supraleitung oder magnetische Eigenschaften", erläutert Prof. Ulrich Schwarz, Leiter der Arbeitsgruppe "Physik komplexer Biosysteme" am Institut für Theoretische Physik der Universität Heidelberg.
In ihren Untersuchungen am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg haben Friedrich Frischknecht und sein Team entdeckt, dass die in den infizierten Speicheldrüsen enthaltenen Parasiten als Kollektive mobilisiert werden können. Dazu wird dem Moskito die Speicheldrüse entnommen und behutsam zwischen zwei Glasplättchen gedrückt.
Es ist eine für die Wissenschaftler unerwartete Entdeckung, dass die mondsichelartigen Zellen in der neuen Präparation rotierende Wirbel bilden. Sie erinnern an die kollektiven Bewegungen von Bakterien oder Fischen, unterscheiden sich von diesen aber darin, dass sie immer in die gleiche Richtung drehen.
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Um diese Phänomene genauer zu verstehen, wurden die experimentellen Daten quantitativ ausgewertet. Die Forscher nutzten dazu moderne Methoden der Bildverarbeitung. Sie konnten damit einzelne Parasiten in den rotierenden Wirbeln verfolgen und ihre Geschwindigkeiten sowie ihre Krümmungen vermessen.
Ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen könnte neue Wege erschließen, um die am Anfang jeder Malaria-Infektion stehende Bewegung von Sporozoiten zu stören. "Unsere Studie hat auf jeden Fall gezeigt, dass die Mechanik der Erreger dabei eine sehr wichtige Rolle spielt", so der Infektiologe Friedrich Frischknecht.
