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Rheosensing: Vorsicht, Bakterien-Blitzer!

Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa hat offenbar ein Gespür für Geschwindigkeiten - und reagiert darauf, indem es die Expression bestimmter Gene hochfährt. Das muss sich doch nutzen lassen, dachten sich jetzt Forscher.
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Ein Forscherteam um Zemer Gitai von der Princeton University hat entdeckt, dass das Bakterium Pseudomonas aeruginosa auf die Geschwindigkeit vorbeiströmender Flüssigkeiten reagiert, indem es bestimmte Gene anschaltet. Indem sie die Bakterien mit einem »Leucht-Gen« ausstatteten und an die Wände einer flüssigkeitsdurchströmten Kammer hefteten, konstruierten die Forscher eine Art »bakteriellen Blitzer«. Je höher die Fließgeschwindigkeit in der Kammer, desto heller leuchteten die Bakterien. Diese Beobachtungen veröffentlichten sie nun in der Fachzeitschrift »Nature Microbiology« .

Wenn Luft über unsere Haut streicht, können wir zwischen einer leichten Brise und einem kräftigen Wind unterscheiden. Dabei spüren wir aber nicht die Geschwindigkeit der Luft, sondern die Kraft, die sie auf uns ausübt. Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa scheint hingegen die reine Geschwindigkeit vorbeiströmender Flüssigkeiten – genauer gesagt die Schergeschwindigkeit, die das Geschwindigkeitsgefälle innerhalb der Flüssigkeiten beschreibt – messen zu können. Dieses neu entdeckte Phänomen bezeichnen die Forscher als »Rheosensing« (griechisch »rheos« = Fluss oder Strom). Mit welchem Sensor das Bakterium diese Eigenschaft der Umgebungsflüssigkeit erfasst, wissen die Forscher noch nicht. Lediglich die dadurch ausgelöste Genaktivität konnten sie beobachten – und das nahezu in Echtzeit, indem sie die genetische Bauanleitung für ein fluoreszierendes Protein an die für das Rheosensing verantwortlichen Gene koppelten.

Im Modellsystem der Forscher reagierte Pseudomonas aeruginosa auf Schergeschwindigkeiten zwischen 40 und 400 pro Sekunde – in diesen Bereich fallen zum Beispiel die Schergeschwindigkeiten in unseren Blutgefäßen. Die Schwergeschwindigkeit gibt den Geschwindigkeitsunterschied zwischen benachbarten Flüssigkeitsschichten an und wird in der distanzlosen Einheit pro Sekunde angegeben.

Wozu man den bakteriellen Tempomesser benutzen könnte, ist noch unklar. Vielleicht lässt sich das »Rheosensing« bei der Entwicklung neuer Antibiotika ausnutzen. Zu wissen, wie schnell eine Flüssigkeit strömt, hilft dem in Blutgefäßen und dem Harntrakt vorkommenden Pseudomonas aeruginosa wahrscheinlich, sich an seinen Lebensraum anzupassen – und trägt so seinen Teil zur Verbreitung dieses hartnäckigen Erregers bei.

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