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News: Luftpost

Bakterien gelten nicht gerade als Kommunikationstalente. Doch der Eindruck täuscht: Durchaus rege tauschen sie Informationen aus - beispielsweise über Antibiotikaresistenzen -, und die Botschaft erreicht ihren Empfänger auch über den Luftweg.
Auf den ersten Blick scheinen Bakterien ein Leben als schlichte Einzelgänger zu führen, die sich wenig um ihre Artgenossen scheren. Doch die Einzeller sind durchaus in der Lage, miteinander zeitweilige Bündnisse einzugehen und sich beispielsweise zu Biofilmen zusammenzuschließen, wie Mukoviszidose-Patienten am eigenen Leibe erfahren müssen. Denn Biofilme aus sonst eher harmlosen Pseudomonas-Bakterien bilden nicht nur einen zähen Schleim, sie zeigen sich auch als äußerst widerstandsfähig gegenüber Antibiotika.

Wer Bündnisse eingeht, muss jedoch miteinander kommunizieren. Dass Mikroben zu einem gegenseitigen Informationsaustausch fähig sind, entdeckten Mikrobiologen bereits in den sechziger Jahren bei marinen Bakterien der Gattung Vibrio. Diese Bakterien sind in der Lage, gleichzeitig aufzuleuchten, sobald ihre Population eine bestimmte Dichte erreicht hat. Gesteuert wird diese Kooperation über die Substanz N-Acyl-Homoserinlacton, welche die Bakterien abgeben. Da die Botschaft nur bei einer bestimmten Mindestanzahl von Kommunikationspartnern wirkt – die Bakterien müssen ein bestimmtes "Quorum" erreichen – bezeichnen die Mikrobiologen das Phänomen als Quorum sensing.

Inzwischen scheint klar, dass Quorum sensing in der Mikrobenwelt weit verbreitet ist. Auch die Darmbakterien der Art Escherichia coli tauschen untereinander Botschaften aus, und die Biologen wissen mittlerweile, dass hierbei das Gen luxS beteiligt ist. Als Voraussetzung für einen erfolgreichen Informationsaustausch galt jedoch immer, dass die Bakterien in einem gemeinsamen Medium wachsen.

Doch stimmt das überhaupt? Richard Heal und Alan Parsons vom britschen Unternehmen QinetiQ wollten es genauer wissen. Sie bauten für ihre Coli-Bakterien Petrischalen, die in der Mitte durch eine Plastikwand in zwei Hälften aufgeteilt war. Als einzige Verbindung zwischen den beiden Halbkammern blieb ein winziger Luftspalt.

Als sie die eine Hälfte mit E. coli ausstrichen und anschließend das Antibiotikum Ampicillin hinzugaben, erging es den Mikroben erwartungsgemäß schlecht: Sehr schnell starben sie ab. Sobald sich jedoch in der anderen Hälfte der Petrischale Artgenossen tummelten, überstanden einige Bakterien den Antibiotikum-Angriff: Es wuchsen resistente Kolonien heran.

Jetzt verschlossen die beiden Mikrobiologen den Luftspalt. Daraufhin konnten die Bakterien von ihren Kollegen jenseits der Mauer nicht mehr profitieren: Das Antibiotikum vernichtete sie restlos.

Die Forscher schließen daraus, dass die wachsenden Keime eine Substanz abgeben, die über den Luftweg ihre Artgenossen erreicht und hier Gene aktiviert, welche die Bakterien trotz Antibiotika zum Wachstum anregt. Allerdings scheint hierbei das Gen luxS nicht beteiligt zu sein. Denn auch bei Mangelmutanten von E. coli, denen das Gen fehlt, kommt die Wachstumsbotschaft an.

Wer ist nun der Träger der Botschaft? Die Forscher spekulieren, dass Indol als Signalmolekül dient – wenn auch der letzte Nachweis hierfür noch aussteht. Zumindest zeigen sich Bakterien als kommunikationsfreudiger als bisher vermutet – selbst Mauern können sie daran nicht hindern.

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