Aufgabe B – Pärchenegel – bedrohliche Parasiten
Die Pärchenegel (Schistosoma) sind parasitisch lebende Saugwürmer. Drei der insgesamt 83 verschiedenen Arten können beim Menschen die Schistosomiasis, eine in allen Stadien potenziell lebensbedrohliche Krankheit, hervorrufen. Es wird geschätzt, dass ca. 250 Millionen Menschen von den Parasiten befallen sind. Durch den Klimawandel breitet sich die Schistosomiasis-Erkrankung auch nach Südeuropa aus, so gab es im Jahr 2015 einen Ausbruch auf der Mittelmeerinsel Korsika.
Stelle tabellarisch zwei Fortpflanzungsstrategien anhand von fünf Kriterien gegenüber und ordne Pärchenegel und Mensch jeweils begründet einer Fortpflanzungsstrategie zu (M 1).
Beschreibe den Lebenszyklus der Pärchenegel in Abhängigkeit vom Lebensraum und begründe die Bezeichnung „Parasitismus mit obligatem Wirtswechsel“ (M 1, M 2).
Beschreibe und erkläre die Verbreitung der Pärchenegel-Art (M 2, M 3).
Werte die Daten zur Wirksamkeit von Praziquantel aus (M 4).
Diskutiere den Einsatz von Niclosamid zur Bekämpfung der Schistosomiasis unter ökologischen Gesichtspunkten (M 4).
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monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?Material 1: Lebensweise der Pärchenegel
Pärchenegel (Schistosoma) sind die einzigen getrenntgeschlechtlichen Saugwürmer. Adulte Würmer werden 10–20 mm lang. Männchen und Weibchen unterscheiden sich in Größe und Gestalt (Geschlechtsdimorphismus). Der Gattungsname Pärchenegel beruht darauf, dass das längere Weibchen nach der Kopulation in der Bauchfalte des kürzeren Männchens lebt und so fortlaufend zahlreiche Eier befruchtet werden. Ein Weibchen sondert täglich zwischen 100 und 3.000 Eier ab, die sich zu Pärchenegeln entwickeln.
Wird der Mensch von ihnen befallen, sind vorrangig Leber, Nieren, Darm und Gehirn betroffen. Dort leben die Parasiten jahrzehntelang und ernähren sich von Blutbestandteilen. Es kann zu schweren Krankheitserscheinungen der Schistosomiasis kommen, zur Entstehung von Blasenkrebs, aber auch zum Tod.
In Europa sind nur wenige Arten der Gattung Pärchenegel vertreten. Die meisten sind für den Menschen ohne medizinische Relevanz, können aber in betroffenen Badeseen für einen unangenehmen Juckreiz (Badedermatitis) sorgen.
Material 2: Lebenszyklus eines Pärchenegels
Abb. 1: Lebenszyklus eines Pärchenegels
Material 3: Verbreitung einer Pärchenegel-Art
Abb. 2: Verbreitung einer Pärchenegel-Art
Abb. 3: Klimazonen (vereinfacht): Wüste (gelb), Savanne (ocker), Regenwald und Grasland (grün)
Material 4: Bekämpfung der Schistosomiasis
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt zur Bekämpfung der Schistosomiasis-Erkrankung den Einsatz von Praziquantel und Niclosamid. In der EU ist der Einsatz von Niclosamid streng reguliert.
Praziquantel (PZQ) wird als Medikament zur Bekämpfung der Pärchenegel eingesetzt. Seit 2007 wird auf diesem Wege die Ausrottung der Schistosomiasis angestrebt. Der Wirkstoff bewirkt eine spastische Lähmung des Wurmes, führt zu dessen Tod und Austreibung mit dem Stuhl. PZQ wird jährlich in medikamentösen Massenbehandlungen eingesetzt, um die Verbreitung der Pärchenegel unter Kontrolle zu bringen.
Im Rahmen einer begleitenden Studie in Uganda wurde die Verringerung der Belastung mit Pärchenegel-Eiern bei infizierten Schulkindern ermittelt, die unterschiedlich viele Anwendungen mit PZQ durchlaufen haben:
Abb. 4: Wirksamkeit von Praziquantel
Niclosamid greift in die Aufnahme von Glucose und in die Glykolyse ein. Es ist ein Molluskizid, also ein Mittel zur gezielten Bekämpfung von Weichtieren (Mollusken). Zu den Weichtieren gehören neben den Schnecken auch Muscheln und Kopffüßer.
Untersuchungen zeigen, dass die Schnecken den Lebensraum nach Abschluss des Niclosamid-Einsatzes wiederbesiedeln können.
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|
Kriterium |
r-Stratege |
K-Stratege |
|---|---|---|
|
Anzahl der Nachkommen |
Sehr hoch |
Gering |
|
Elterliche Fürsorge |
Kaum bis gar keine Brutpflege |
Intensive und langjährige Betreuung |
|
Lebenserwartung |
Meist kurz; hohe Sterblichkeit der Nachkommen |
Eher lang; geringe Sterblichkeit der Nachkommen |
|
Körpergröße |
Eher klein |
Eher groß |
|
Populationsgröße |
Stark schwankend |
Stabil, nahe der Kapazitätsgrenze |
Zuordnung:
-
Pärchenegel: Klein (10–20 mm), fortlaufend zahlreiche Eier befruchtet (100–3000 täglich) → r-Stratege
-
Mensch: Vergleichsweise groß, wenige befruchtete Eier, intensive Pflege und Betreuung → K-Stratege
Lebenszyklus der Pärchenegel (wesentliche Schritte):
-
Infektion von Wasserschnecken (Zwischenwirt),
-
Freisetzung von Gabelschwanzlarven in Gewässern,
-
Durchdringen der Haut des Menschen in Gewässern,
-
Paarung männlicher und weiblicher Pärchenegel im Menschen, z. B. in der Leber,
-
Produktion von Eiern,
-
Ausscheidung über den Darmtrakt,
-
Weiterentwicklung zu bewimperten Larven (und erneute Infektion von Wasserschnecken)
Begründung der Bezeichnung „Parasitismus mit obligatem Wirtswechsel“:
-
Parasitismus – Vorteil Pärchenegel (Habitat, Nahrung, stabile Lebensbedingungen), Nachteil Mensch (Blutbestandteile, Blasenkrebs, bis hin zum Tod).
-
Obligater Wirtswechsel: Im Lebenszyklus werden abwechselnd Wasserschnecken und Menschen (Säugetieren) infiziert. Dieser Wirtswechsel ist zwingend erforderlich für die Entwicklung der Pärchenegel.
Verbreitung des Pärchenengels:
Der Pärchenengel verbreitet sich vor allem im Regenwald und Grasland in Afrika und in der Wüste entlang großer Flüsse (Nil, Euphrat und Tigris).
Erklärung:
Der Pärchenengel bevorzugt warme und feuchte Gebieten, da dort auch die Wasserschnecken als Zwischenwirte leben.
Auswertung der Daten zur Wirksamkeit von Praziquantel:
-
Bei einmaliger Anwendung Reduktion der Ei-Anzahl um mind. 95 %
-
Bei fünfmaliger (fünfjähriger) Behandlung Reduktion um mind. 96 %
-
Bei 8–9-maliger Anwendung Reduktion um mind. 88 %
Schlussfolgerung:
Durch PZQ wird die Anzahl der Eier bei allen Schulkindern deutlich, aber nicht vollständig reduziert.
Bei längerfristiger Anwendung lässt die Wirksamkeit nach.
Diskussion zum Einsatz von Niclosamid:
Pro:
-
Die Bekämpfung der Schnecken als Zwischenwirte kann den Lebenszyklus der Pärchenegel unterbrechen und deren Entwicklung beeinträchtigen.
Pro und Contra:
-
Nach Anwendung von Niclosamid ist eine Wiederbesiedelung durch Schnecken möglich.
-
Da Anwendung am oder im Gewässer erfolgen muss, kann Niclosamid über das Wasser leicht verbreitet werden.
Contra:
-
Es ist eine wiederholte Anwendung für die erfolgreiche Bekämpfung erforderlich.
-
Niclosamid schädigt neben den Zwischenwirten der Pärchenegel auch andere Schnecken, sowie Kopffüßer und Muscheln.
-
Auswirkungen auf Nahrungsketten und Biodiversität möglich.
-
Eingriff in universelle Stoffwechselvorgänge (Glucose-Aufnahme, Glykolyse) – Nebenwirkungen am Menschen denkbar.
Abwägung/Fazit:
→ Der Einsatz von Niclosamid sollte gezielt und in betroffenen Gebieten erfolgen. So wird eine unnötige Belastung des Ökosystems an weniger Betroffenen Orten vermieden. Gleichzeitig sollten die Folgen auf Tiere und Menschen streng überwacht und die Anwendung ggf. angepasst werden.
Hinweis: Es sind verschiedene Schlussfolgerungen und Argumentationsweisen möglich.