Für Pflanzen ist Licht ein wichtiges Signal – ohne Helligkeit keine Fotosynthese, und ohne Fotosynthese kein Wachstum. Bakterien hingegen kommen gut ohne Licht aus, sofern sie nicht zu den fotosynthetisierenden Arten gehören. Weshalb trotzdem über 100 Bakterienstämme Proteinstrukturen besitzen, die eng mit Fotodetektoren von Pflanzen verwandt sind, war bisher ungeklärt.

Biochemiker der University of California konnten jetzt beim Bakterium Brucella abortus, das bei trächtigen Kühen Fehlgeburten auslöst, den Sinn der Struktur aufklären. Das Bakterienprotein, das die von Pflanzen bekannte lichtempfindliche LOV-Domäne enthält, erfüllt außerdem noch eine Enzymfunktion. Trifft ein blaues Photon auf die LOV-Domäne, klappt sie zu wie ein Scharnier und verändert so die Struktur des gesamten Proteins. Im Verlauf dieser Gestaltänderung wird das Enzymelement mit einer Phosphatgruppe markiert. So aktiviert kann es nun seinerseits eine ganze Reihe verschiedener Prozesse in Gang setzen – eine mögliche Erklärung dafür, warum das System unter Bakterien so verbreitet ist.

Den Effekt des Photonensignals auf Brucella abortus konnten die Wissenschaftler schon nachweisen: Unter Lichteinfluss steigert der Krankheitserreger seine Vermehrungsrate. Die Forscher vermuten, dass die Photonendetektoren ihm verraten, wann er sich außerhalb des Wirts befindet, also mit dem Embryo abgestoßen worden ist. Indem die Bakterien sich nun stark vermehren, erhöhen sie ihre Chance, dass ein neuer Wirt sie zufällig aufnimmt.