Abitur Bremen Biologie 2026 · GK · Pilzinfektion Frösche

1 Aufgabe

Chytridiomykose – eine neurologische Erkrankung bei Fröschen

Bei Fröschen ist die Haut besonders wichtig für den Stoffaustausch. Gleichzeitig ist sie jedoch eine Eintrittspforte für Krankheitserreger wie den Chytridpilz ( Batrachochytrium dendrobatidis). Dieser Pilz löst bei Fröschen die neurologische Erkrankung Chytridiomykose aus, die schwere Folgen für die Tiere hat. Es konnte jedoch auch beobachtet werden, dass im Verlauf der Zeit Tiere eine veränderte Reaktion auf den Pilz zeigten.

Material 1: Untersuchung von Fröschen mit Chytridiomykose

Die Haut von Fröschen ist an der Aufnahme von Wasser und Ionen wie Natrium-, Kalium- und Chlorid-Ionen beteiligt. Die über die Haut aufgenommenen Ionen gelangen sowohl ins Blut der Tiere als auch außerhalb des Blutes in die extrazelluläre Flüssigkeit und liegen dort in etwa gleicher Konzentration wie im Blut vor.

Der Chytridpilz, Batrachochytrium dendrobatidis, befällt und schädigt die Haut von Fröschen und anderen Amphibien. Er verursacht eine schwere Erkrankung der Tiere, die Chytridiomykose. Diese Erkrankung hat schwerwiegende neurophysiologische und motorische Auswirkungen auf die Tiere, die bis zum Tod führen können.

Um die Folgen der Chytridiomykose zu untersuchen, wurden die Natrium- und Kalium-Ionen-Konzentrationen im Blut von gesunden und erkrankten Fröschen bestimmt (Abb. 1). Außerdem wurden die Membranpotenziale an Axonen gesunder und erkrankter Frösche nach künstlicher Reizung gemessen (Abb. 2).

1

Beschreiben Sie die Entstehung und Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials an der Membran eines Neurons. [8 BE]

2

Fassen Sie die in Material 1 dargestellten Untersuchungsergebnisse zusammen und erklären Sie diese auf molekularer Ebene (M 1). [12 BE]

3

Leiten Sie je eine Folge der Chytridiomykose für die Muskelaktivität sowie die Wahrnehmung bei erkrankten Fröschen ab (M 1). [4 BE]

Material 2: Auswirkungen der Chytridiomykose auf Froschbestände in Panama

In Panama hat sich die Chytridiomykose bei Fröschen verbreitet. Als Folge wurde die Populationsdichte verschiedener Froscharten seit 2004 stark dezimiert. Bei dem Dinkfrosch ( Diasporus diastema) wurde im Jahr 2018 beobachtet, dass die Populationsdichte wieder stark angestiegen ist, obwohl der Chytridpilz im untersuchten Gebiet immer noch vorhanden und unverändert infektiös war. Die Haut von Fröschen sondert ein Sekret ab, das die Tiere vor dem Vertrocknen an Land, aber auch vor Krankheitserregern schützen kann. Es wurde vermutet, dass die Zunahme der Populationsdichte mit einer veränderten Zusammensetzung der Hautsekrete der Tiere zusammenhängt.

Zur Überprüfung dieser Vermutung wurden Hautsekrete von Dinkfröschen in Laborexperimenten hinsichtlich ihrer hemmenden Wirkung gegen den Chytridpilz untersucht (Abb. 3). Dazu wurden Hautsekretproben verwendet, die einige Jahre vor dem Auftreten des Chytridpilzes gesammelt worden waren (Zeitraum 1) und mit Hautsekretproben verglichen, die nach einem Wiederanstieg der Populationsdichte der Dinkfrösche nach dem Auftreten des Chytridpilzes gesammelt wurden (Zeitraum 2). Die Hautsekretproben enthielten dabei Hautsekrete mehrerer Dinkfrösche, die in dem jeweiligen Zeitraum gesammelt und zu einer Probe vereint wurden.

Anschließend wurde die hemmende Wirkung der Hautsekretproben der Zeiträume 1 und 2 auf das Wachstum des Chytridpilzes bestimmt (Abb. 3). Hierzu ließ man den Pilz zum einen auf Nährmedium unter Zugabe der Hautsekretprobe des Zeitraums 1 wachsen und zum anderen unter Zugabe der Hautsekretprobe des Zeitraums 2. Kein Pilzwachstum entspricht 100 % hemmender Wirkung im Vergleich zum Wachstum des Pilzes auf Nährmedium ohne Hautsekretproben.

4

Stellen Sie mithilfe der synthetischen Evolutionstheorie eine Hypothese zur Zunahme der Populationsdichte der Dinkfrösche im Zeitraum 2 auf (M 2). [6 BE]