Mit Mikroben auf Zeitreise

Wie Bakterien lernen, ihre Feinde zu lieben

Ein Blick hinter die Kulissen

„Mit Hilfe von Wachstumsexperimenten und Proteinanalysen konnten wir genau nachvollziehen, was passiert, wenn die Bakterien auf die Breviaten treffen”, erläutert Hamann. „Die Breviaten geben beim Stoffwechsel Wasserstoff ab. Dieser Wasserstoff wird dann von den Bakterien entfernt. Beim Zusammentreffen der beiden Organismen werden ihre Stoffwechsel sozusagen kurzgeschlossen.” Für die Breviaten erleichtert das die Fermentation und sorgt dafür, dass sie deutlich mehr Energie gewinnen. „Wir fanden mehrere Enzyme, die für den Energiegewinn notwendig waren. Diese Enzyme wurden nur dann gebildet, wenn Arcobacter in der Nähe war.”

Beide Organismen können auch alleine leben, die Symbiose ist also nicht zwingend. Ein großer Vorteil für das Bakterium liegt allerdings darin, dass es den freiwerdenden Wasserstoff zur Nitratatmung nutzen kann. „Die beobachtete Verbindung ist also eine klare Win-win-Situation”, fasst Hamann zusammen.

Wie finden die Partner zusammen?

Die Forscher fanden erstaunliche Gemeinsamkeiten mit Fällen, in denen Bakterien als Parasiten in Tieren leben. „Um ihren Wirt zu besiedeln, nutzen viele Bakterien sogenannte Virulenzfaktoren“, sagt Gruber-Vodicka. Das sind Proteine, die dabei helfen, sich an die Oberfläche der Wirtszelle zu heften. „Und genau diese Proteine waren auch in der Symbiose zwischen Breviaten und Arcobacter aktiv. Virulenzfaktoren sind also nicht nur bei Krankheiten wichtig, sondern ermöglichen anscheinend  auch vorteilhafte Partnerschaften zwischen räuberischen Protisten und Bakterien. Wenn sich diese Vermutung bestätigt, wirft das ein völlig neues Licht auf die Rolle von Virulenzfaktoren.“

„Es wäre möglich, dass Bakterien ihre Fähigkeit zur Symbiose sehr früh in der Evolution an Protisten entwickelt haben”, erklärt Marc Strous, der mittlerweile an der Universität Calgary arbeitet. „An diesen Partnern lernten sie, wie man das Gewebe eines Wirts erkennt und sich dann auf ihm fortpflanzt. Später haben sie dann Tiere besiedelt.“ Doch um diese Vermutung zu bestätigen, muss weiter geforscht werden. „Wir suchen nach weiteren ähnlichen Symbiosen, um diesen Fragen nachzugehen", so Hamann. Den Forschern des Max-Planck-Instituts und der Universität Calgary stehen also spannende Zeiten bevor. „Und wer weiß? Vielleicht werden Protisten dann bald als kleine Zeitmaschinen genutzt, um einen Blick auf die Ursprünge heutiger Symbiosen zu werfen.” (idw, red)

 

Literatur:

Emmo Hamann, Harald Gruber-Vodicka, Manuel Kleiner et al.: Environmental Breviatea harbor mutualistic Arcobacter epibionts. Nature. DOI: 10.1038/nature18297