Kommunizieren Bakterien auch über die Luft?

Britische Forscher glauben, dass Bakterien Signale zum Einschalten von Resistenzgenen auf noch unbekannte Weise senden können

In seiner Geschichte des globalen Gehirns verwies Howard Bloom darauf, dass die Bakterien durch enge Kommunikation und Interaktion die ersten vernetzte Gehirne geschaffen haben. Bakterien bilden "soziale Kolonien, die Daten vernetzen, Probleme lösen, Genome neu arrangieren und genetische Verbesserungen über ein weltweites Netz senden und empfangen kann". Bislang ging man davon aus, dass Bakterien durch chemische Signale in einem flüssigen Medium kommunizieren oder zu ihrem Umbau Gene austauschen, möglicherweise aber können sie auch Informationen über die Luft senden.

Bekannt ist beispielsweise das erstaunliche Sozialverhalten des Bakteriums Myxococcus xanthus. wenn die Nahrung knapp wird: An die 100000 Bakterien schließen sich dann durch Aussenden von Signalen zu sogenannten Fruchtkörpern in der Größe von einem Zehntel Millimeter zusammen. Nur wenige werden inmitten des Fruchtkörpers zu harten Sporen, die lange Zeit überleben können, bis wieder günstigere Zeiten anbrechen, während die meisten bei dieser kollektiven Aktion zur Sicherung der Gruppe in gewissem Sinne selbstlos ihr Leben opfern und eingehen. Allerdings kann auch hier bereits das kooperative Verhalten von Betrügern ausgetrickst werden (Von den Ursprüngen der Kooperation und des Betrugs).

Das Verhalten von Bakterien wird von unterschiedlichen Kommunikationsarten koordiniert. So gibt es direkte physikalische und chemische Interaktionen zwischen Zellen. Über die von Bakterien hergestellten Biofilmen können indirekt physikalische und chemische Interaktionen stattfinden. Dabei werden nicht nur einfach Signale weitergereicht, sondern die Kolonie kann über komplizierte, weiter reichende chemische Signale auch eine Abstimmung durch Mehrheitsentscheid (Quorum) zum kollektiven Verhalten durchführen. Alle diese Kommunikationsformen setzen entweder direkten Kontakt oder eine räumliche Verbindung durch eine Flüssigkeit voraus, in der die Bakterien leben und die auch als Kommunikationsmedium dient.

Wichtig ist die Erforschung der Bakterienkommunikation unter anderem deswegen, weil sich in Krankenhäusern immer mehr Bakterien ausbreiten, die gegen alle Antibiotika resistent sind. Diese "Superbugs" sind womöglich nicht nur durch Mutationen entstanden, sondern ihre Anpassungsanleistung an die widrigen Umstände in einem Krankenhaus könnte auch durch die Kommunikation zustande kommen, in der Bakterien anderen "raten", ihre Resistenzgene einzuschalten.

Richard Heal und Alan Parsons, zwei britische Forscher von QinetiQ, wollen nun herausgefunden haben, wie New Scientist berichtet, dass Bakterien auch Informationen über die Luft übertragen können. Für ihr Experiment teilten sie eine Petri-Schale ab. Die beiden Hälften waren lediglich durch einen 5 mm großen Spalt zwischen Deckel und Wand verbunden. Wenn in die eine Hälfte E. coli Bakterien zusammen mit Antibiotika eingeführt wurden, die andere Hälfte aber leer blieb, wurden sie von den Antibiotika vernichtet. Wenn in die andere Hälfte jedoch eine gedeihende resistente Bakterienkultur eingesetzt wurde, überlebten die zuvor todgeweihten Bakterien nicht nur, sondern begannen sich auch wieder zu teilen. Das allerdings nur, solange der Spalt geöffnet war. Wurde er geschlossen, hatten sie keine Überlebenschance.

Da es sich um gezüchtete und daher gut unterscheidbare Bakterienkulturen handelte, sind sich die Forscher sicher, dass die "Senderbakterien" nicht einfach in die Hälfte der "Empfängerbakterien" eingedrungen sind und sich dort angesiedelt haben. Irgendwie wurde so ein Signal übermittelt, das die bislang schutzlosen Bakterien mit einer Resistenz gegenüber mindestens drei gebräuchlichen Antibiotika ausstattet. Die beiden Forscher vermuten, dass die Bakterien die Signale über die Luft senden, glauben aber, dass es sich nicht um bereits bekannte chemische Substanzen oder Pheromone handelt. Sie schließen auch aus, dass es solche flüchtigen Substanzen sein könnten, wie sie bei Bakterien vorkommen, die in der Erde leben.

Allerdings haben die Forscher den Signalträger noch nicht identifizieren können. Überdies scheint der "Sender" in seiner Reichweite sehr begrenzt zu sein. Nur einige Zentimeter nach der Wand mit dem Spalt hörten die Bakterien auf, sich zu teilen. Gibt es einen Luftzug, so könnten die Signale jedoch weiter reichen, vermuten Heal und Parsons, die hoffen, dass sich das Wachstum von Bakterienkolonien oder die Weitergabe der Signale zum Einschalten von Resistenzgenen vielleicht stoppen ließen, wenn das Signal identifiziert werden kann.

http://www.heise.de/tp/artikel/12/12328/1.html