Ein winziger Wurm mit lediglich 300 Nervenzellen hat Forscher an der Salk Institute for Biological Studies verblüfft. Trotz seiner extrem geringen Neuronenzahl zeigt Pristionchus pacificus eine beeindruckende Bandbreite an intelligenten Verhaltensweisen, die situationsabhängig variieren. Im Vergleich zu den rund 86 Milliarden Neuronen im menschlichen Gehirn besitzt dieser Wurm etwa 285 Millionen Mal weniger Zellen.
Forscher beobachteten dieses Verhalten bei P. pacificus, einem Raubwurm, der mit Caenorhabditis elegans um Bakterien als Nahrung konkurriert. Beide Arten sind etwa 1 Millimeter lang und ernähren sich primär von Bakterien. Bei Nahrungsknappheit kann P. pacificus jedoch zu Kannibalismus übergehen und C. elegans fressen. Die Studie ergab: Bei Kollisionen mit Bakterien beißt P. pacificus seinen Konkurrenten – mal tödlich, mal als Warnung.
Im Labor töteten adulte P. pacificus-Würmer Larven von C. elegans durch Bisse und fraßen sie anschließend. Gegen adulte Exemplare setzten sie hingegen nicht-tödliche Bisse ein, die als territoriale Warnung wirken und den Rivalen vertreiben. Obwohl P. pacificus auch Erwachsene töten könnte, scheuen sie energieintensive Kämpfe mit Verletzungsrisiko. Die Würmer wägen also Größe und Entwicklungsstadium des Opfers ab, um die optimale Strategie zu wählen.
„Wissenschaftler gingen lange davon aus, Würmer seien einfach“, erklärt Hauptautorin Kathleen Quach, Neurobiologin am Salk Institute in La Jolla, Kalifornien. „Tatsächlich nutzt P. pacificus denselben Biss vielseitig für unterschiedliche Ziele.“
Bei Nahrungsmangel biss P. pacificus unabhängig vom Stadium öfter zu – ein Hinweis darauf, dass diese Würmer multiple Faktoren in ihre Entscheidungen einbeziehen. Für ein Wesen mit nur 300 Neuronen ist diese Abwägung von Kosten, Nutzen und Ausgängen erstaunlich; sie war bisher vor allem bei Wirbeltieren bekannt.
Wie genau dies mit so wenigen Neuronen gelingt, ist unklar. Experimente zeigten jedoch: Eine Blockade der Dopamin-Produktion führte zu territorialen Bissen bei Adulten; eine Hemmung von Octopamin, einem wirbellosen Neurotransmitter, verlagerte den Fokus auf Larven. Diese Botenstoffe spielen somit eine zentrale Rolle.
Zukünftige Studien am Salk Institute werden den Prozess in variierenden Szenarien untersuchen und die Neurotransmitter-Rolle vertiefen. Dies könnte Einblicke in die Evolution der Entscheidungsfindung von Mikroorganismen bis zum Menschen geben.
„Selbst einfache Systeme wie Würmer wählen situationsgerecht Strategien“, betont Co-Autor Sreekanth Chalasani. „Das hilft, komplexe Entscheidungen bei Menschen zu verstehen.“
Die Ergebnisse könnten künstliche Intelligenz inspirieren: Effiziente Algorithmen mit minimalen Verbindungen, wie bei Science Alert berichtet.
Die Studie erschien am 7. März online in Current Biology.