Mit Mikroben auf Zeitreise

Wie Bakterien lernen, ihre Feinde zu lieben

Tag ein, Tag aus, auf engstem Raum mit deinem größten Feind. Klingt unvorstellbar? In der Welt der Mikroben ist dies seit Jahrmilliarden Alltag. Diese Nähe kann zu ungewöhnlichen Partnerschaften führen, wie eine aktuelle Studie zeigt.

Arcobacter (grün) und L. limosa

Bilder a - b: Lenisia limosa. Bakterienzellen der Gattung Arcobacter (grün) ließen sich auf der Oberfläche von L. limosa (rot, blau gefärbt der Zellkern) nieder. Maßstabsbalken = 5 Mikrometer. | MPI für Marine Mikrobiologie

Möchte man wissen, wie unsere urzeitlichen Vorfahren aussahen, hilft ein Blick durchs Mikroskop. Mit etwas Glück entdeckt man sie: kleine, einzellige Eukaryoten - auch Protisten genannt. Protisten sind direkte Verwandte von Tieren, Pflanzen und Pilzen. Doch diese Einzeller haben sich im Laufe der Evolution kaum weiterentwickelt. Viele Protisten machen noch heute genau das, was schon ihre Vorfahren vor Urzeiten taten: Sie jagen und verspeisen andere Mikroorganismen. Zu diesen räuberischen Protisten zählen beispielsweise die Breviaten. Diese Gruppe tauchte das erste Mal vor etwa einer Milliarde Jahren auf - zu einer Zeit, in der in den Tiefen des Ozeans noch kaum Sauerstoff vorhanden war.

Nutzung von Fermentation

Als Anpassung an den Sauerstoffmangel nutzen Breviaten einen recht einfachen Stoffwechsel: die sogenannte Fermentation, eine Form der Gärung. Dieser Prozess liefert deutlich weniger Energie als beispielsweise die bakterielle Nitratatmung. Wäre es da nicht sinnvoll für die Breviaten, mit Bakterien zusammenzuarbeiten, um ihren Stoffwechsel effizienter zu machen? Klingt logisch. Doch es gibt ein Problem: Bakterien sind die bevorzugte Beute von Breviaten.

Eine internationale Forschergruppe um Emmo Hamann, Harald Gruber-Vodicka und Marc Strous wollte trotzdem wissen, ob solche Partnerschaften möglich sind – und liefert spannende Antworten, die nun veröffentlicht wurden.

Breviaten und Arcobacter - ziemlich beste Freunde

Zunächst fuhren Hamann und seine Kollegen ins Wattenmeer, um dort Sedimentproben, also Proben des Meeresbodens, zu sammeln. Mit etwas Geduld und dem richtigen Nährstoffcocktail gelang es ihnen, anschließend im Labor sowohl einen Breviaten als auch nitratatmende Bakterien aus diesen Proben zum Wachsen zu bringen. „Der Breviat war eine bislang unbekannte Art”, berichtet Hamann. “Wir gaben ihm den Namen Lenisia limosa.“ Bei den Nitratatmern handelte es sich um Bakterien der Gattung Arcobacter. Arcobacter hat einen schlechten Ruf. Einige Vertreter besiedeln die Darmschleimhaut von Mensch und Tier und verursachen unangenehme Infektionen. Nun haben Breviaten zwar keinen Darm, aber dennoch ließen sich die Bakterien direkt auf deren Oberfläche nieder.

„Die interessante Frage war nun: Warum besiedelt ein Bakterium, dessen Verwandte normalerweise mit Tieren zusammenleben, einen räuberischen Breviaten?“, erklärt Harald Gruber-Vodicka vom Bremer Max-Planck-Institut. Um diese Frage zu beantworten, warfen die Forscher einen genauen Blick auf die Stoffwechsel beider Organismen. Sie erlebten eine Überraschung: Die beiden lebten freundschaftlich zusammen. Arcobacter half sogar, das Wachstum des Breviaten anzukurbeln. „Lenisia wuchs etwa doppelt so gut in Anwesenheit von Arcobacter”, so Gruber-Vodicka.