Kannibalismus für die Arterhaltung/ Pseudomonas-Bakterien pflegen trickreich ihre genetische Vielfalt

Von Martin Winkelheide
deutschlandfunk:

Biologie. - Bakterien sind viel einfacher konstruiert als wir Menschen - und doch bezwingen sie uns nicht selten mit Links. Ihr Überleben sichern sich die Mikroorganismen mit ungewöhnlichen Taktiken und wenn nötig auch mit Kannibalismus.

Für gesunde Menschen ist das Bakterium Pseudomonas aeruginosa kein Problem. Ihr Immunsystem kann den Bronchititis-Erreger effektiv bekämpfen. Anders ist das bei Menschen, die an Mukoviszidose leiden.

Die Mukoviszidose-Patienten haben einen genetischen Stoffwechseldefekt, das heißt, sie produzieren einen sehr zähen Schleim. Und dieser zähe Schleim ist ein idealer Nährboden.

Mit Antibiotika ist es zwar möglich, eine akute Infektion effektiv zu behandeln. Oft setzt sich der Erreger aber im zähen Schleim der Lunge von Mukoviszidose-Patienten fest, so Susanne Häußler von der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung GBF in Braunschweig anlässlich des Kongresses der Deutschen Gesellschaft für Genetik. Die Infektion wird chronisch.

Wenn der Keim eine chronische Infektion verursacht bei diesen Patienten, dann wirken unsere Antibiotika nicht mehr.

Der Grund: Die Bakterien schließen sich zusammen. Das Ergebnis ist ein so genannter "Biofilm". Wir haben es nicht mit einzelnen Bakterien zu tun, sondern wir haben Bakterien, die in einer Gemeinschaft organisiert sind. In der Lunge von Mukoviszidose-Patienten finden wir die Pseudomonaden in so genannten Mikro-Kolonien, das heißt in eingeschlossenen, verkapselten Gemeinschaften.

Die Pseudomonas-Bakterien stellen eine Schutzhülle her, diese Matrix schirmt sie von der Umwelt ab. Das Leben in der Gemeinschaft, im Biofilm, gehorcht Regeln.

Die Bakterien sondern chemische Substanzen ab, über die sie sich miteinander unterhalten. Das heißt, sie wissen sehr genau, wie viele sie sind, und es gibt auch innerhalb dieser
Gemeinschaften so eine Art Arbeitsteilung.

In einem idealen Biofilm leben Bakterien mit möglichst vielen unterschiedlichen Eigenschaften zusammen. Die einen Bakterien sind unempfindlich gegen bestimmte Antibiotika, die anderen tolerieren höhere Temperaturen oder sie sind besonders genügsam. Je unterschiedlicher die einzelnen Mitglieder des Gemeinschaft, je größer also deren genetische Variabilität ist, um so größer ist die Chance, dass zumindest einige überleben, wenn die Bakterien-Gemeinschaft vom
Immunsystem angegriffen wird oder von Antibiotika.

Deswegen ist es wichtig für eine Population, eine heterogene Gemeinschaft zu haben, so dass eben unter den unterschiedlichsten Bedingungen immer einige wenige da sind, die dann doch überleben können. Von den wenigen Überlebenden kann dann wieder die Population nachwachsen.
Susanne Häußler geht davon aus, dass die genetische Variabilität in einem Pseudomonas-Biofilm kein Zufallsprodukt ist. Die Bakterien sorgen selbst dafür - und das auf verblüffende Art. Sie bringen sich gegenseitig um. Die Bakterien geben einen speziellen Signalstoff ab. Dieses
"Pseudomonas Quinolone Signal", so Susanne Häußler, ist weniger harmlos, als Forscher bislang glaubten. Das Molekül zwingt Nachbar-Bakterien, sich umzubringen. Die Bakterien lösen sich auf. Ihre Erbsubtanz, die DNS, wird portioniert.

Deswegen finden wir es auch eine ganz faszinierende Sache, dass es wirklich ein Molekül ist, dass von Bakterien produziert wird, was im Grunde genommen die eigene Population umbringt, das ist ja auf den ersten Blick widersinnig.

Dieser Kannibalismus ist nur auf den ersten Blick widerinnig. Denn die überlebenden Bakterien nehmen Teile der frei gewordenen Erbsubstanz auf. Viele Bakterien sterben, damit bei den Überlebenden die genetische Variabilität zunimmt - und damit die Widerstandsfähigkeit der Bakteriengemeinschaft, glaubt Susanne Häußler von der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung in Braunschweig.

Ein ganz attraktives Ziel ist sicherlich, zu gucken, wie wir die Kommunikation, wie wir dieses Leben in der Gemeinschaft stören können. Denkbar wäre, den für Pseudomonas aeruginosa tödlichen Signalstoff nachzubauen und als Medikament zu verabreichen. Viele Bakterien würden sterben, sie könnten keine stabile Lebensgemeinschaft - keinen Biofilm mehr - aufbauen.

Das heißt wir haben es nur noch mit einigen wenigen Bakterien zu tun, der Rest ist umgebracht so zu sagen, und die einigen wenigen schaffen es eben nicht mehr, Varianz zu machen, das heißt, die wären gut angreifbar auch durch unsere konventionellen Antibiotika - wahrscheinlich