Altruismus bei Mikroben: Bakterien schützen sich gegenseitig vor Antibiotika

Die Behandlung vieler Krankheiten wird erschwert, weil immer mehr Bakterien nicht mit Antibiotika zu stoppen sind. Nun haben Forscher herausgefunden, wie sich Bakterien gegen die Medikamente schützen: Einzelne Bakterien stärken die Gemeinschaft - und opfern sich.

Bakterienhaufen: Resistente Mikroben opfern sich für ihre schwachen Artgenossen. Zur Großansicht
REUTERS/Eric Erbe/USDA

Bakterienhaufen: Resistente Mikroben opfern sich für ihre schwachen Artgenossen.

Um Krankheiten zu besiegen, gehen Ärzte oft gegen Bakterien vor: sie verschreiben Antibiotika. Allerdings bleiben die Medikamente immer öfter wirkungslos, weil viele Bakterien nicht mit Antibiotika zu stoppen sind. Nun haben Forscher entdeckt, was die Selbstverteidigung der Mikroben so erfolgreich macht: Auch unter Bakterien existieren selbstlose Wohltäter, die das Überleben der Allgemeinheit sichern. Erst durch ihre Hilfe können sich komplette Mikroben-Gruppen der Wirkung eines Antibiotikums entziehen - die Wohltäter bezahlen für den Einsatz allerdings einen hohen Preis.

Für ihre Untersuchung traktierten US-Forscher eine Kolonie von Darmbakterien mit einer täglich steigenden Menge Antibiotika. Überraschenderweise entwickelten nur wenige Bakterien tatsächlich eine Resistenz gegen den Wirkstoff, beobachteten die Wissenschaftler. Trotzdem wurde die gesamte Kolonie stetig widerstandsfähiger gegenüber dem Medikament. Der Trick: Die resistenten Individuen produzierten einen Botenstoff, der ihren Artgenossen half, das tödliche Antibiotikum abzuwehren. Demnach entstehen resistente Bakterienkolonien vollkommen anders, als bisher angenommen, schreiben die Forscher um James Collins vom Howard Hughes Medical Institute in Boston im Fachblatt "Nature".

Antibiotika wirken, indem sie überlebenswichtige Funktionen von Bakterien blockieren und zum Beispiel verhindern, dass sich die Mikroben fortpflanzen können. Durch zufällige Veränderungen im Erbgut kann es jedoch dazu kommen, dass einzelne Bakterien gegen die Antibiotika-Wirkung immun werden und das Mittel zum Beispiel unbeschadet wieder aus der Zelle pumpen. Der erste Schritt auf dem Weg zu einer umfassenden Resistenz: Bisher gingen Forscher davon aus, dass die immunen Bakterien anschließend die schwächeren Keime verdrängen - und nach und nach nur noch Bakterien existieren, denen das Antibiotikum nichts mehr anhaben kann.

Dieses Bild muss nun offenbar korrigiert werden. Nachdem die Wissenschaftler eine Kolonie Escherichia-Coli-Bakterien mit dem Antibiotikum Norfloxacin konfrontiert hatten, erlebten sie zwei Überraschungen: Zum einen war die Dosis, die die einzelnen Bakterien tolerierten, extrem unterschiedlich - einige starben bereits bei geringen Konzentrationen des Wirkstoffs, andere überlebten problemlos auch höhere. Zum anderen war die Antibiotikumsmenge, die gebraucht wurde, um die Bakterien in der Gruppe zu töten, deutlich größer als die, die isolierte Keime umbrachte.

Weitere Tests brachten die Forscher auf die Ursache dieser Effekte. Offenbar entwickeln in einer Kolonie nur einzelne Bakterien eine Resistenz gegenüber einem Antibiotikum und sichern anschließend ihren Artgenossen das Überleben: Obwohl ihre eigene Fitness darunter leidet, produzieren die starken Bakterien einen winzigen Botenstoff namens Indol und geben ihn in ihre Umgebung ab. Von den anderen Bakterien der Kolonie wieder aufgenommen, aktiviert das Indol zwei Abwehrmechanismen in den Mikroben: eine molekulare Pumpe, mit der das Antibiotikum aus der Zelle transportiert werden kann, und ein allgemeines Verteidigungssystem gegen Stress. Durch die Teamarbeit wird die Kolonie im Ganzen widerstandsfähiger als ihre einzelnen Mitglieder.

Vor allem im Hinblick auf die stetig wachsende Anzahl resistenter Keime, denen mit keinem Antibiotikum mehr beizukommen ist, sei diese Entdeckung interessant, schreiben die Forscher: Sie zeige, dass ein Blockieren der Indolwirkung möglicherweise die Wirkung antimikrobieller Medikamente steigern kann - und dass Bakterien sehr viel komplexere Gemeinschaften bilden als bisher angenommen.

irb/ddp

Diesen Artikel...
  • Aus Datenschutzgründen wird Ihre IP-Adresse nur dann gespeichert, wenn Sie angemeldeter und eingeloggter Facebook-Nutzer sind. Wenn Sie mehr zum Thema Datenschutz wissen wollen, klicken Sie auf das i.
  • Auf anderen Social Networks teilen

News verfolgen

HilfeLassen Sie sich mit kostenlosen Diensten auf dem Laufenden halten:

alles aus der Rubrik Wissenschaft
Twitter | RSS
alles aus der Rubrik Medizin
RSS
alles zum Thema Bakterien
RSS

© SPIEGEL ONLINE 2010
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH



  • Drucken Senden
  • Nutzungsrechte Feedback
Fotostrecke
Superkeim Staphylococcus aureus: Lebensgefährliches Bakterium