Wie die Londoner Untergrund-Mücken entstanden

Eine in Londoner U-Bahntunneln, Kellern und anderen unterirdischen Stadträumen vorkommende Mückenvariante hat nun für eine Überraschung gesorgt. Denn bisher galt diese an das Blutsaugen beim Menschen angepasste „molestus“-Unterart der Gemeinen Stechmücke Culex pipiens als Paradebeispiel für die beschleunigte Evolution von Tieren in städtischen Umgebungen. Man ging davon aus, dass diese Variante sich vor rund 200 Jahren in Londons unterirdischen Räumen entwickelt hat. Doch neue Analysen enthüllen nun, dass diese Mücken-Unterart keineswegs im neuzeitlichen Untergrund entstand, sondern schon mehr als tausend Jahre früher im Mittelmeerraum. Vermutlich vollzog diese Stechmücke schon damals den Wandel von einer vogelstechenden zu einer an Menschenblut angepassten Variante, wie Forschende berichten.

Die Gemeine Stechmücke Culex pipiens, auch Nördliche Hausmücke genannt, ist eine der in Europa häufigsten Mückenarten. Wenn wir einen Mückenstich haben, steckt meist sie dahinter. Schon länger ist aber bekannt, dass diese Mückenart in zwei Unterarten vorkommt: Culex pipiens pipiens sticht nur Vögel und gilt als die ursprüngliche Variante dieser Stechmücken. Culex pipiens molestus ist hingegen auf uns Menschen und andere Säugetiere spezialisiert. Beide Formen sind äußerlich nicht voneinander zu unterscheiden, wohl aber genetisch und in ihrem Verhalten. So fällt die vogelstechende Variante im Winter in einen Ruhezustand und ist für ihre Eiablage obligatorisch auf eine vorhergehende Blutmahlzeit angewiesen. Die vor allem in Städten und deren selbst im Winter warmen unterirdischen Lebensräumen vorkommende menschenstechende Form molestus bleibt jedoch auch ganzjährig aktiv. Sie kann zudem im Notfall ihre Eier auch ohne Blutmahlzeit ablegen.

Paradebeispiel für schnelle Evolution?

Doch wie ist diese menschstechende Form von Culex pipiens entstanden? „Diese rätselhafte Mücke wurde während des Zweiten Weltkriegs in London berühmt und schien so perfekt an das Leben unter der Erde angepasst zu sein, dass man dachte, sie müsse sich dort entwickelt haben“, erklärt Seniorautorin Carolyn McBride von der Princeton University. „Sie wurde zum Paradebeispiel für schnelle Evolution in modernen Städten.“ Gängiger Annahme nach hat sich Culex pipiens molestus in U-Bahnen und Kellern Nordeuropas aus der vogelstechenden Form entwickelt – und das erst in den letzten rund 200 Jahren. Sie galt daher als Paradebeispiel dafür, wie sich Tiere an menschliche Umgebungen und die Urbanisierung anpassen können. Aber was ist dran an diesem Szenario? Das haben McBride, Erstautor Yuki Haba von der Princeton University und ihre Kollegen nun untersucht. „Wir haben erstmals einen großen Satz an populationsgenetischen Daten ausgewertet, um zu klären, wann, wo und in welchem ökologischen Kontext Culex pipiens molestus entstanden ist“, so die Forschenden.

Für ihre Studie kooperierten die Forschenden mit 150 Organisationen, um rund 12.000 Culex-pipiens-Exemplare aus verschiedensten geografischen und genetischen Zusammenhängen zu untersuchen. Zu den Proben gehörten auch Mücken aus dem heutigen London sowie Museumsexemplare, die seit 1940 im Londoner Untergrund gesammelt und konserviert worden waren. Bei knapp 360 Exemplaren aus 77 verschiedenen Orten der Nordhalbkugel führte das Team hochauflösende Genomanalysen durch. Die Analysen ergaben, dass sich die molestus- und pipiens-Form in nördlicheren Breiten heute tatsächlich deutlich genetisch unterschieden und zwei unterscheidbare Populationen bilden. In südlicheren Breiten wie Nordafrika und dem Mittelmeerraum ist diese Trennung jedoch weniger deutlich. Dennoch zeigen diese Populationen keine Zeichen neuerer Vermischungen, wie Haba und seine Kollegen berichten. Sie sind daher einem bisher wenig erforschten Verdacht nachgegangen: „Die südlichen pipiens-Formen könnten der molestus-Variante deshalb näherstehen, weil molestus dort aus ihnen entstanden ist“, postulieren die Forschenden. Ob das der Fall war, überprüften sie durch weitere vergleichende Genomanalysen.

Ursprung schon vor tausenden Jahren im Nahen Osten

Diese Analysen bestätigten das alternative Szenario. Demnach ist die menschenstechende molestus-Variante nicht um Untergrund der Städte Nordeuropas entstanden, sondern im Mittelmeerraum. „Die frühesten molestus-Linien stimmen genetisch mit oberirdisch lebenden Mücken aus dem östlichen Mittelmeerraum überein“, berichten Haba und seine Kollegen. Ihren genombasierten Datierungen zufolge entstand die menschenstechende Mückenvariante zudem nicht erst vor 200 Jahren, sondern schon vor 1300 bis 12.000 Jahren. „Unsere Genomdaten bestätigen, dass sich der notorische Londoner Untergrund-Moskito schon vor langer Zeit entwickelte – lange bevor es U-Bahnen gab“, sagt Co-Autorin Mara Lawniczak vom britischen Wellcome Sanger Institute. Demnach entwickelte sich die Mückenvariante Culex pipiens molestus zu der Zeit, als die ersten Menschen im Nahe Osten sesshaft wurden. In Anpassung daran begannen die ursprünglich nur Vögel stechenden Stechmücken, auch den Menschen als Wirt für sich zu entdecken und sich an diesen und seine Umgebung anzupassen. „Die Urbanisierung ist demnach zwar nicht für die Entstehung der molestus-Variante verantwortlich, aber sie erleichterte es diesen Mücken, ihr Verbreitungsgebiet auszudehnen“, erklären die Forschenden. Erst unsere auch im Winter warmen Städte und ihr Untergrund ermöglichten es den molestus-Mücken wahrscheinlich, sich so weit nach Norden auszubreiten.

Das Paradebeispiel für urbane Evolution und eine durch unsere städtische Umgebung beschleunigte Anpassung ist demnach keins, zumindest nicht im Hinblick auf die Entstehung der menschenstechenden molestus-Mückenvariante. Trotzdem zeigen diese Stechmücken durchaus neuere Anpassungen an das Stadtleben. Dazu gehört auch eine höhere Rate von Kreuzungen mit der vogelstechenden pipiens-Form, wie Haba und seine Kollegen ermittelten. „Der Genfluss zwischen molestus und pipiens zeigt eine positive Korrelation mit der menschlichen Bevölkerungsdichte“, berichten sie. „Je mehr Menschen im Umkreis von einem bis zehn Kilometern um unsere Probe-Exemplare lebten, desto höher war die Wahrscheinlichkeit, genetische Hinweise auf eine Vermischung zu finden.“

Relevant auch für die menschliche Gesundheit

Diese Hybridisierung beider Mückenvarianten ist von erheblicher Bedeutung auch für die menschliche Gesundheit. Denn die aus diesen Kreuzungen resultierende Mücken stechen sowohl Vögel als auch Menschen und können dadurch Krankheitserreger zwischen beiden übertragen. „Diese Fähigkeit gilt als Triebkraft für die zunehmenden Infektionen mit dem West-Nil-Virus in den USA und Südeuropa“, erklären die Forschenden. Dieses Virus kommt ursprünglich nur bei Vögeln vor, breitet sich aber inzwischen auch bei uns Menschen aus. Meist verursacht eine solche Infektion keine oder nur leichte grippeähnliche Symptome mit Fieber, in seltenen Fällen kann es jedoch Hirnhautentzündungen auslösen. „Unsere Arbeit eröffnet nun die Möglichkeit, den potenziellen Zusammenhang zwischen Urbanisierung, Hybridisierung und dem Spillover des Virus von Vögeln auf den Menschen gezielt zu untersuchen“, sagt Haba.

Quelle: Yuki Haba (Princeton University) et al., Science, doi: 10.1126/science.ady4515

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar