Leben mit Gift – Bedeutung für Tiere, Pflanzen und den Menschen

Rezension: Dietrich Mebs: Leben mit Gift – Wie Tiere und Pflanzen damit zurechtkommen und was wir daraus lernen können
Tiere und Pflanzen konkurrieren dabei, wirkungsvolle Gifte zu produzieren. Evolution ist nicht harmonisch, sondern Organismen schützen sich davor, gefressen zu werden. Dabei sind Gifte äußerst effektiv. Die Artenvielfalt der Pflanzen existiert nur durch ihre Gifte. Tiere gehen aber auch mit Giften auf Beutefang. Die toxischen Stoffe bei Tieren, Pflanzen und Pilzen übertreffen alles, was Menschen an Toxinen künstlich produzieren und auch alles, das wir uns vorstellen können.

Die Immunität gegenüber solchen tierischen und pflanzlichen Giften verschafft Überlebensvorteile und ist oft sogar lebensnotwendig: So sind Schlangen gegen ihre eigenen Gifte immun. Igel und Mungos haben eine gewisse Resistenz gegenüber Schlangengiften, und darum können sie sich mit Kreuzottern wie Kobras den Magen füllen.

Was ist ein Gift?

Dietrich Mebs zeigt die widersprüchliche Bedeutung des Begriffs Gift. Das englische „gift“ bezeichnet nach wie vor ein Geschenk, wie es auch im mittelhochdeutsch der Fall war und im deutschen „Mitgift“ nachklingt. Das deutsche „Dosis“ kommt vom lateinisch-griechischen Wort für „Gabe, Geschenk“ und impliziert, dass eine größere Menge einer Substanz giftig werden kann. Paracelsus definierte im 16. Jahrhundert, dass „allein die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist.“

So stirbt, erläutet Mebs, ein Schiffbrüchiger an Herz-Kreislauf-Versagen, wenn er Meerwasser mit dem lebenswichtigen Kochsalz trinkt. Umgekehrt sei das hochtoxische Digitoxin aus dem Fingerhut oft die letzte Rettung für Herzkranke.

Ein Toxin bezeichnet dabei eine natürliche Substanz, und die meisten Tier- wie Pflanzengifte bestehen aus Mischungen verschiedener Toxine. Krötengifte enthalten biogene Amine, Steroide und Alkaloide; Schlangengifte toxische Peptide und Proteine.

Was sind Gifttiere- und pflanzen?

Laut Mebs gibt es aktive und passive Gifttiere. Aktive Gifttiere produzieren in einer Drüse ein Gift und bringen dieses mit einem Werkzeug wie zum Beispiel einem Zahn (Giftschlangen) oder einem Stachel (Skorpione) in einen anderen Organismus. Dadurch entfaltet es im fremden Körper seine Wirkung.

Passive Gifttiere produzieren ihr Gift ebenfalls in Drüsen oder nehmen es mit der Nahrung auf (Pfeilgiftfrösche), können es aber nicht in einen fremden Körper injizieren. In den anderen Körper gelangt es über den Verdauungskanal, zum Beispiel, wenn ein Tier die Kröte beißt.

Der Begriff Giftpflanze bezieht sich darauf, welche Wirkung Stoffe in einer Pflanze auf Menschen haben. Ursächlich für solche Vergiftungen sind, Mebs zufolge, die Verbindungen, die Pflanzen als sekundäre Stoffwechselprodukte herstellen.

Woraus bestehen Gifte?

Im folgenden kennzeichnet Mebs, woraus Gifte bestehen. In der kaum überschaubaren Diversität lassen sich zwei Gruppen unterscheiden.

Zum einen gibt es kleinmolekulare toxische Verbindungen wie Ameisen-, Essig- oder Blausäure, Alkaloide wie Nikotin und Koffein, Steroidglykoside wie Digitoxin oder Bufadienolide (Krötengift).

Zum anderen entstehen große Moleküle wie Peptide und Proteine als Produkt der Photosynthese. Aus 20 Aminosäuren bilden sich unermesslich viele Peptide und Proteine.

Beide Arten von Giften finden sich bei Tieren in überwältigender Vielfalt, und nur ein Bruchteil davon ist der Wissenschat bisher bekannt.

Clownfische

Clownfische sind seit dem Film „Findet Nemo“ Superstars. Sie leben in Symbiose mit Seeanemonen in Korallenriffen und heißen deshalb auch Anemonenfische. Normalerweise vergiften die Anemonen kleine Fische, die zwischen ihre Fangarme geraten, mit ihren Nesseln und verzehren sie dann. Doch die Anemonenfische verstecken sich nicht nur in den Fangarmen der Anemonen, sondern die Anemonen halten den Fischen mit ihren Waffen Fressfeinde vom Leib.

Der Fisch frisst Parasiten, die die Seeanemone schädigen, seine Exkremente enthalten die für die Anemone wichtigen Minerale Schwefel und Phosphor. Seeanemonen überziehen sich zum einen mit einer Schleimhülle, die Proteine enthält, welche Zellmembranen durchlöchern, zweitens injizieren sie mit Nesselzellen in ihren Tentakeln Toxine.

In Versuchen, die Mebs durchführte, starben Preußenfische von der gleichen Größe wie die Anemonenfische bei einer Dosierung von weniger als 0,5 mg des Toxins in 15 Minuten. Anemonenfische überlebten hingegen selbst hohe Konzentrationen des Giftes. Indessen reagieren die unterschiedlichen Arten der Anemonenfische sehr empfindlich auf Toxine, die nicht von „ihrer“ Seeanemone stammen.

Außerdem produzieren die Fische eine dünne Schleimschicht, die sie selbst bei engstem Kontakt mit den Nesseln schützt. Die Clownfische hindern die Anemone also, ihre Nesseln zu entladen und gaukeln ihr vor, ein Teil der Anemone selbst zu sein. Bestimmte Krebsarten können ebenfalls in Seeanemonen leben. Statt einer Schleim- schützt sie eine Chitinschicht.

Preußenfische oder kleine Wittlinge, die von der Beute von Feuerquallen und Portugiesischen Galeeren profitieren, haben keine schützende Schleimschicht, die die Nesseln entschärft. Sie können sich ausschließlich auf ihre Schwimmkünste verlassen. Kommen sie mit den Tentakeln in Berührung, werden sie genesselt und gefressen – eine Form der natürlichen Auslese.

Der Ameisenfrosch

Der rote Wendehalsfrosch Westafrikas lebt unbehelligt zwischen giftigen „Stinkameisen“, die mit ihrem Gift Frösche töten und sie danach fressen. Zudem sind die Ameisen äußerst aggressiv. Den Frosch mit schwarzen Flanken und rotem Rücken findet man jedoch mitten in den Bauten der Ameisen, die ihn so effektiv vor Feinden schützen.

In seinem Hautsekret befinden sich zwei Peptide mit Ketten von 9 sowie 11 Aminosäuren. Mebs synthetisierte diese Peptide und benetzte Termiten damit, die die Hauptbeute der Stinkameisen darstellen. Die so behandelten Termiten betasteten die Ameisen mit ihren Fühlern und ließen sie dann in Ruhe, während sie Termiten ohne diesen „Anstrich“ sofort töteten und fraßen. Mebs bezeichnet das Sekret des Wendehalsfrosches als „chemischen Tarnhelm“.

Wölfe im Schafspelz und friedliches Nebeneinander

Der Wolf im Schafspelz ist nicht nur eine Metapher für Menschen, die andere Menschen täuschen. Vielmehr sind Räuber, die sich als Artgenossen ihrer Beute tarnen, in der Natur weit verbreitet. So tarnt sich der Totenkopfschwärmer mit Fettsäuren wie Palmitin-, Stearin- oder Ölsäure, die denen der Bienen ähneln, in deren Stöcke er eindringt. Während die Bienen ihn für ihresgleichen halten, bedient er sich an deren Honig.

Wespen nehmen den Geruch von Feuerameisen an, legen in deren Bau ihre Eier ab, und die Wespenlarven fressen die Ameisenbrut.

Wissenschaftler stehen gerade am Anfang, zu erforschen, was Mebs als natürliches Appeasement bezeichnet. Dabei geht es nicht nur um Tarnen und Täuschen, sondern auch darum, die Aggressivität anderer Arten zu mindern.

Es handelt sich dabei nicht um eine Symbiose, von der mehrere Arten profitieren oder um Parasitismus, wo der Parasit eine andere Art schädigt, sondern um Probiose. Dabei leben mehrere Arten nebeneinander, ohne sich zu schaden, aber auch ohne dadurch besondere Vorteile zu haben.

Ameisensäure

Ameisen verfügen über eine Giftdrüse, die den größten Teil des Abdomen umfasst und gefüllt ist mit 50%iger Ameisensäure. Diese sprühen sie in Richtung eines Angreifers und warnen so zugleich andere Ameisen. Sie selbst verfügen über eine Chitinmembran, die die Säure nicht durchlässt. Sie produzieren die Säure aus den Aminosäuren Serin und Glycin.

Auch Laufkäfer versrprühen Ameisensäure, und zwar aus ihren Afterdrüsen – sogar mit einer Konzentration von bis zu 75%. Auch bei ihnen schützt Chitin die Drüsengänge.

Geißelskorpione versprühen aus ihrem Schwanzfaden Gift, das zu 84 Prozent aus Essigsäure, 5 Prozent Caprylsäure und 11 Prozent Wasser besteht.

Der Ameisenlöwe, die Larve der Ameisenjungfer, lauert am Grund eines Sandtrichters auf Ameisen und andere Insekten. Mit seinen Kieferzangen injiziert er ein tödliches Gift. Er lässt Ameisen sofort los, wenn diese ihr Gift ausstoßen. Da Ameisen aber erst beißen und dann ihre Säure versprühen, achtet die Larve darauf, dass die Ameise gar nicht erst zubeißt. Er frisst fein säuberlich den weichen Hinterleib seiner Opfer, lässt die Giftblase aber unversehrt.

Die südamerikanischen Pfeilgiftfrösche ernähren sich von Ameisen, sind selbst gegen die Säure resistent und speichern das Gift ihrer Beute in hohem Ausmaß in der Haut, was sie selbst zu gefährlichen passiven Gifttieren macht.

Krötenechsen, die Ameisen fressen, umhüllen diese im Rachen mit einem Schleimsekret, was die Ernteameisen dran hindert, ihr Gift einzusetzen.

Männermord

Unter der Überschrift „Drohnennschlacht“ erörtert Mebs, wie die weiblichen Bienen, die Drohnen, von den Arbeiterinnen aus dem Stock geworfen werden, nachdem diese ihre biologische Aufgabe, die Königin zu befruchten, erfüllt haben. Dabei töten die weiblichen Bienen die wehrlosen Drohnen auch mit ihrem Giftstachel.

Peptide und Enzyme im Bienengift zählen zu den stärksten Allergenen der Natur, so Mebs. Selbst bei Menschen kann ein einziger Stich unter Umständen einen anaphylaktischen Schock erzeugen.

Die Biene selbst schützt sich wiederum mit einer Chitinschicht um Giftdrüse und Giftreservoir. „Ein trichterförmiges Ventil am Ausgang jeder Drüsenzelle verhindert außerdem, dass Gift aus dem Reservoir zurückströmt und die Zelle zerstört.“ schreibt Mebs. Die Bienen selbst sind, wie das Töten der Drohen zeigt, gegen ihr Gift nicht resistent. Die Königin tötet, laut Mebs, Konkurrentinnen mit einem Stich.

Die bunten Vögel mit Namen Bienenfresser entfernen den Stachel und der Gift der Bienen, indem sie die Tiere an Ästen reiben.

Bombardierkäfer

Bombardierkäfer perfektionieren die chemische Verteidigung. Zuerst knallt es aus ihrem Hinterleib, dann versprühen sei eine heiße und stinkende Flüssigkeit. Es handelt sich um Hydrochinon und Wasserstoffperoxid in einer Konzentration von 25 %, die der Käfer in einer Sammelblase speichert.

Dieses Gemisch wäre hochexplosiv, wenn es nicht zusätzlich einen Hemmstoff enthielte, der eine Reaktion beider Chemikalien verhindert. Der Käfer presst das Gemisch in eine zweite Kammer, wo durch eine Katalyse aus Wasserstoffperoxid Sauerstoff freigesetzt wird und Hydrochinon zu Benzochinon oxidiert. Die dabei frei gesetzte Wärme bringt die Mischung fast zum Kochen, so Mebs. Der Sauerstoff bildet das Treibgas.

Gifte entschärfen

Tiere müssen Pfanzengifte entschärfen, um diese Pflanzen fressen zu können. So schützen sich Kohl, Meerrettich, Senf und Raps mit Senföl, das sie freisetzen, sobald Pflanzengewebe verletzt wird. Es handelt sich, so Mebs, wie beim Bombardierkäfer, um ein Zwei-Komponenten-System, das erst ausgelöst wird, wenn die Situation es erfordert – vergleichbar einer Granate, die beim Aufprall explodiert.

Die Raupen des Kohlweißlings entschärfen diese „Bombe“, indem ihr Darm mit dem nitrilspeichernden Protein verhindert, dass sich das Senföl freisetzt. Stattdessen entstehen aus den Senfölglykosiden ungiftige Nitril-Verbindungen.

Die Wanderheuschrecke bildet hingegen in ihrem Darm ein Sulfatase-Enzym, das ebenfalls die „Senfölbombe“ entschärft.

Räuber und Beute

Gift und Gegengift rüsten sich in der Evolution auf. So verfügt der Rauhhäutige Molch aus dem Westen der USA über hoch giftige Tetrodotoxin-Verbindungen. Strumpfbandnattern jagen ihn trotzdem: Ihre Natriumkanäle reagieren nicht auf das Gift wie es bei anderen Lebewesen der Fall wäre.

Die asiatische Tigerwassernatter speichert das Gift verzehrter Kröten, gegen das sie selbst immun ist, in Hautdrüsen am Nacken.

Schlangenfresser

Die Brasilianer lieben die Mussurana, eine zwei Meter lange Schlange, die andere Schlangen frisst, darunter auch die hoch giftige Jararaca. Sie wickelt sich um ihre Beute. Gegen das Gift ist sie immun. Dann hakt sie ihre Kiefer aus und schiebt sie abwechselnd über den Körper der Giftschlange, befördert ihr Opfer mit peristatischen Bewegungen in den Magen.

Giftschlangen sind meist gegen ihr eigenes Gift immun, nicht aber gegen das anderer Schlangen.

Die Leber und der Kochtopf

Laut Mebs vergiften wir uns durch schädlichen Rauch und Abgase, weil wir bedenkenlos Chemikalien in der Umwelt freisetzen, gegen die wir keinen angeborenen Schutz besitzen. Allerdings haben auch wir unsere Leber, deren Enzyme giftige Stoffe induzieren.

Wir lernten, unsere Kulturpflanzen so zu züchten, dass sie keine für uns giftigen Substanzen mehr enthalten. Außerdem helfen uns Kulturtechniken, Pflanzengifte zu neutralisieren. Sei es, dass wir die Schale entfernen, unsere Nahrung kochen, braten oder grillen – so enthalten im Rohzustand sämtliche Teile des Manioks hoch giftige Blausäureglykoside. Doch durch Schälen, Raspeln, Kochen, Pressen, Rösten und Trocknen, wird die Blausäure entfernt.

Bei Gurken, Zucchinis, Chicoree, Spargel und Kürbissen wurden die giftigen Bitterstoffe in der Kultivierung heraus gezüchtet. Doch kommen Vergiftungen durch das Glykosid Cucurbitacin immer wieder vor, und dieser Bitterstoff wird durch Braten und Kochen nicht entfernt. Mebs rät deshalb Hobbygärtnern, die Finger von diesen Gemüsen zu lassen, wenn sie bitter schmecken.

Resümee

Der Biologe und Biochemiker Prof. Dr. Friedrich Mebs arbeitet in der Rechtsmedizin als ausgewiesener Experte für Toxikologie und Spurenanalytik. Obwohl er in „Leben mit Gift“ hoch komplexe biochemische Verbindungen in Organismen unter die Lupe (genauer das Mikroskop) nimmt, die das produzieren, was wir Gifte nennen, sind die vielen Beispiele aus der Tier- und Pflanzenwelt nicht nur für Laien verständlich, sondern auch spannend beschrieben.

Wo der oberflächliche Blick nur schöne Schmetterlinge oder summende Bienchen erblickt, führt Mebs ein in eine Welt voller biologisch-chemischer Kampfstoffe, tierischer Granatwerfer und Techniken der Tarnung, Täuschung, von Schutz und Angriff, die wir als raffiniert bezeichnen müssten, wenn dahinter ein bewusster Plan stecken würde.

Dabei sind die Mechanismen, mit denen Tiere nicht nur Gifte produzieren, sondern sich auch gegen sie schützen, bestens geeignet, um sie auf kulturelle Techniken zu übertragen.

Insgesamt ein ausgesprochen lesenswertes Buch (erschienen 2016 im S. Hirzel Verlag Stuttgart), das den Blick auf eine ungeahnte Vielfalt der Natur öffnet. (Dr. Utz Anhalt)