Dieser Plattwurm wird bei zu viel Nahrung zu einer Kette aus Klonen

Gibt man einem winzigen Plattwurm reichlich Nahrung, verlängert sich sein einzelner Körper rasch, während nacheinander neue Köpfe entstehen.

Innerhalb weniger Tage wird aus einem einzelnen Wurm eine Kette aus vier oder fünf miteinander verbundenen Klonen, die vorübergehend aneinanderhängen.

Reichlich Nahrung lässt Stenostomum-Plattwürmer Ketten bilden

Diese Verwandlung geht jedoch nicht auf eine neue genetische Mutation zurück. Sie tritt auf, wenn sich die gewöhnlichen Fortpflanzungszyklen des Wurms überschneiden.

Im Grunde eilt sich der Wurm im Nahrungsrausch selbst voraus: Er beginnt, den nächsten Klon auszubilden, bevor sich der zuvor entstandene abgelöst hat.

Forschende der Universität Warschau in Polen fanden heraus, dass ein Überfluss an Nahrung diese auffällige Umwandlung bei vier mikroskopisch kleinen, überwiegend in Süßwasser lebenden Stenostomum-Plattwurmarten auslösen kann.

Die Studie ist als Preprint auf bioRxiv verfügbar und wurde bislang nicht begutachtet.

Plattwürmer sind weichkörperige, wirbellose Tiere, die sich häufig ohne Paarung vermehren und dabei Nachkommen erzeugen, die genetisch mit ihnen selbst identisch sind.

Üblicherweise bildet ein Plattwurm in seinem bestehenden Körper einen neuen Kopf samt zugehörigem Körperabschnitt. Ist dieser Abschnitt vollständig entwickelt, trennt er sich meist ab und lebt eigenständig weiter.

Diese Art der ungeschlechtlichen Fortpflanzung wird als Paratomie bezeichnet. Bei Stenostomum geht sie mit einem intensiven Schub der Genaktivität einher, der einen Wachstumsschub und die notwendige Organisation der Körperachse bewirkt.

Plattwürmer sind zudem für ihre ungewöhnliche Entwicklungsflexibilität bekannt. Im Labor lassen sich manche Arten dazu anregen, Köpfe nachwachsen zu lassen, die wie die Köpfe anderer Arten geformt sind, ohne dass sich ihre DNA verändert; andere können auf natürliche Weise an beiden Enden einen Kopf ausbilden.

In den neuen Versuchen verschob ein großes Nahrungsangebot den Zeitplan der Fortpflanzung. Die Würmer wuchsen so schnell, dass ein weiterer Fortpflanzungszyklus einsetzte, noch bevor der vorherige abgeschlossen war.

Dadurch blieben mehrere sich entwickelnde Klonabschnitte verbunden und bildeten eine vorübergehende Kette mit mehreren Köpfen.

„Von Anfang an vermuteten wir, dass die Nahrung für das Auslösen der Kettenbildung verantwortlich sein könnte“, sagte der Zoologe Ludwik Gąsiorowski von der Universität Warschau gegenüber ScienceAlert.

„Persönlich hatte ich allerdings erwartet, dass eher die Qualität der Nahrung, also die Beuteart, und nicht die Nahrungsmenge den Prozess auslösen würde.“

Zunächst bot das Team sechs Stenostomum-Arten sieben Arten mikroskopisch kleiner Beute an.

Vier Arten wuchsen und vermehrten sich zuverlässig, wenn sie einen einzelligen Süßwasserorganismus fraßen, der Grünalgen enthält.

Anschließend veränderten die Forschenden die Menge dieser Beute. Mit zunehmendem Nahrungsangebot nahm die Kettenbildung deutlich zu.

„Am meisten überraschte mich, wie verlässlich und reproduzierbar dieser Effekt ist“, sagte Gąsiorowski.

„Wenn wir Würmer in Ketten erhalten wollen, reicht es aus, sie drei Tage lang einer bekannten hohen Konzentration einer bestimmten Beute auszusetzen, und wir werden die Ketten jedes Mal sehen.“

Reichlich Nahrung veranlasste *Stenostomum-Würmer, von ihrer üblichen ungeschlechtlichen Fortpflanzung (links) zur Bildung von Ketten verbundener Klone (rechts) zu wechseln. (Gąsiorowski et al., bioRxiv, 2026)*

Während die Würmer die grünen Beutezellen verschlangen, färbten sich ihre Verdauungssysteme leuchtend grün und ihre Körper verlängerten sich schnell.

„Nach ungefähr zwei Tagen wird der erste der neuen Köpfe sichtbar“, erklärte Gąsiorowski.

Zunächst zeigt sich der entstehende Kopf als zwei durchsichtige Flecken in der Körpermitte: Das sich bildende Gehirn drückt das dunklere Darmgewebe nach innen.

Danach erscheinen weitere Köpfe entlang des länger werdenden Körpers, wie auf der folgenden Abbildung zu sehen ist.

Etwa vier Tage nach Beginn der Fütterung bestehen die längsten Ketten aus vier oder fünf Zooiden, die Schwanz an Kopf miteinander verbunden sind.

Konfokalmikroskopische Aufnahme einer Kette von Stenostomum brevipharyngium, die unterschiedliche Entwicklungsstadien einzelner Köpfe zeigt (Pfeile). Maßstabsbalken: 100 µm (Comparative Invertebrate Zoology Group, Universität Warschau/CC BY-NC 4.0)

Vorübergehende Parakolonien und mögliche Vorteile

Die Ketten bleiben nicht dauerhaft bestehen. Sobald der älteste sich entwickelnde Kopf fertig ausgebildet ist, teilen sich die Würmer in kleinere Ketten oder eigenständige Individuen. Bleibt Nahrung reichlich vorhanden, wachsen sie erneut, bilden Ketten und trennen sich wieder.

Zusätzliche Nahrung beschleunigt zwar das Längenwachstum des Wurms, doch ein neuer Kopf benötigt weiterhin etwa vier Tage für seine Entwicklung. Daher wird der Wurm groß genug, um einen weiteren Fortpflanzungszyklus zu beginnen, bevor der erste abgeschlossen ist.

Die Forschenden bezeichnen diese kettenartigen Gebilde als „Parakolonien“, weil sie Tieren ähneln, die klonale Kolonien bilden, letztlich aber auseinanderbrechen.

Das Team prüfte auch, ob das Verbleiben in einer Kette den Würmern unmittelbar einen Vorteil verschafft. Es fand keine Hinweise darauf, dass die verbundenen Abschnitte die Verdauungsarbeit untereinander aufteilen.

Bei einer Stenostomum-Art wurden Ketten in den Experimenten allerdings seltener von einem Fressfeind ausgewählt als einzelne Würmer; bei einer anderen Art galt dies nicht.

Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass die Stenostomum-Ketten dank größerer Gehirnleistung Fressfeinde irgendwie überlisten konnten.

Gąsiorowski merkte an, dass ein möglicher Vorteil selbst dann eher auf der größeren Körpergröße beruhen könnte – und damit auf mehr Zilien, die die Würmer durch das Wasser antreiben – als auf mehreren miteinander verbundenen Köpfen.

„Wir wissen noch immer sehr wenig über die Ökologie dieser mikroskopischen Wirbellosen – wir wissen nicht einmal, welche ihre wichtigsten Fressfeinde in der natürlichen Umgebung sind, was unsere Möglichkeiten einschränkt, einige ökologische Mechanismen zu testen“, sagte er.

„Selbst wenn die Würmer auf die Fähigkeit selektiert werden, ihre Körpergröße zu vergrößern, bleibt die Kettenbildung ein zufälliges Nebenprodukt der Entwicklung.“

Verwandte Plattwürmer mit dauerhaften Ketten

Für Stenostomum ist dies nur eine vorübergehende Phase. Von einigen verwandten Plattwürmern ist dagegen bekannt, dass sie dauerhafte Ketten bilden, was darauf hindeutet, dass ihnen eine solche Form nützen könnte.

Catenula lemnae kann beispielsweise Ketten mit mehr als 15 verbundenen Abschnitten erzeugen; bei einer anderen verwandten Plattwurmart wurden sogar bis zu 50 beobachtet.

Eine vorübergehende Kette bei *Stenostomum brevipharyngium (oben) und eine dauerhafte Kette bei Catenula lemnae (unten). Pfeile markieren die Köpfe aufeinanderfolgender Zooide. Maßstabsbalken: 100 µm (Comparative Invertebrate Zoology Group, Universität Warschau/CC BY-NC 4.0)*

Gąsiorowskis Team konnte C. lemnae im Labor bislang jedoch nicht am Leben halten. Deshalb weiß es nicht, ob die Fortpflanzungsstrategie von C. lemnae eine stärker etablierte Variante der durch Nahrung ausgelösten Kettenbildung bei Stenostomum ist.

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„Wir können nicht direkt testen, ob der Wechsel zwischen ungeschlechtlicher Fortpflanzung und Kettenbildung derselben Logik folgt wie bei Stenostomum“, sagte Gąsiorowski. Angesichts ihrer engen Verwandtschaft „scheint es jedoch plausibel, dass sich Ketten bei Catenula unter Bedingungen entwickelten, die denen ähneln, die wir bei Stenostomum beobachten.“

Da über die Wasserwelten, in denen diese Würmer leben, so wenig bekannt ist, bleiben dies vorerst faszinierende Fragen.

Die Studie ist auf dem bioRxiv-Preprint-Server verfügbar.

Dieser Artikel wurde von Rachel Garner auf Fakten geprüft und von Clare Watson redigiert. Wir sind stolz auf unseren Prozess, aber auch nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.