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Geklaut vom Keim: Toxische Tiere nutzen den Giftschrank von Bakterien

Giftig zu sein ist kostspielig, weil die Produktion von Toxinen über komplizierte Stoffwechselwege führt. Besser, man klaut sich Chemiewaffen-Knowhow von anderswo.
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Zwischen konkurrierenden Bakterien herrscht Krieg: Viele Keime produzieren Substanzen, die zu den tödlichsten Stoffen überhaupt gehören – mit Hilfe von Giften und Injektionsnadeln töten sie damit Wirtszellen oder Konkurrenten. Und warum das Rad zweimal erfinden: Überraschend viele höher entwickelte Tiere ist es gelungen, das bakterielle genetische Knowhow der Bakterien zu stehlen und sich selbst zu eigen zu machen, berichten nun Forscher um Joseph Mougous von der University of Washington.

Zunächst war den Wissenschaftlern aufgefallen, dass im Erbgut von verschiedenen als giftig bekannten Tieren Toxingene häufig sind, die man eigentlich nur aus Bakterien kannte. Das Team forschte daher der Herkunft dieser ungewöhnlichen Prokaryonten-Gene im Eukaryonten-Erbgut hinterher. Dabei zeigte sich zunächst, dass Toxingene häufig durch horizontalen Gentransfer aus den Keimen ins Erbgut der tierischen Zellen gelangt sind.

Horizontaler Genaustausch: Gift vom Bakterium

Diese Form des Genaustausches zwischen Zellen kommt bei Bakterien recht häufig vor, eine Übernahme von Bakteriengenen in das Erbgut höherer Organismen gilt allerdings als recht selten. Gerade Giftgene sind hier aber offenbar die Ausnahme. So verraten sich etwa die Gifte von Zecken und Milben besonders oft als ursprüngliche bakterielle Ausstattung. Offenbar war es Zecken wie dem Schwarzbeinigen Holzbock – der nordamerikanischen Variante des einheimischen Holzbocks Ixodes ricinus – gelungen, die Giftgene bestimmter Bakterien zunächst als Abwehrwaffen gegen andere Keime zu nutzen und damit das Immunarsenal zu stärken. Dies kam dann den Toxin produzierenden Bakterien und der Gesundheit der Zecke zugute, vermuten die Forscher.

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Holzbock lauert auf Grashalm | Die amerikanischen und europäischen Varianten des Holzbockes der Gattung Ixodes sind äußerlich kaum auseinanderzuhalten. Beide übertragen Borrelia-Keime und sind damit Vektoren der Lyme-Borreliose.

Zudem könnte das Gift aber auch dem Menschen nützen, spekulieren die Forscher. Denn offenbar tötet das Toxin auch die von den Ixodes-Zecken übertragenen Borrelien, die beim Menschen die Lyme-Krankheit auslösen. Zumindest legen das Versuche nahe, bei denen die Forscher die Toxingehalte im Zeckenspeichel und die Zahl der beim Zeckenbiss übertragenen Borrelien korrelierten: Je giftiger der Speichel, desto seltenen überleben darin die Lyme-Borreliose-Erreger. Offenbar tut demnach der vom Menschen ungeliebte Überträger der bakteriellen Infektion sein möglichstes, die gefährlichen Keime selbst unter Kontrolle zu halten.

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  • Quellen
Nature 10.1038/nature13965, 2014

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