Räuberische Keime gegen Krankheiten

Auch unter Bakterien gibt es Mord und Totschlag – was für den Menschen hilfreich sein könnte.

Der Vorzeigejäger unter den Bakterien: Bdellovibrio. Foto: Science VU, Getty Images

Der Vorzeigejäger unter den Bakterien: Bdellovibrio. Foto: Science VU, Getty Images

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Die Angreifer kommen einzeln oder im Schwarm, sie attackieren direkt oder setzen ihrer Beute im Rudel chemisch zu. Die Opfer, das sind Bakterien. Und die Angreifer? Sind ebenfalls welche. Manchmal kündet schon der Name Mikroorganismen von ihrer räuberischen Lebensweise. Der Vorzeigejäger unter den Bakterien zum Beispiel heisst Bdellovibrio, darin steckt das griechische Wort für Blutegel (bdello). Auch ein Vampirococcus findet sich unter den Raubbakterien. Wer so heisst, der schlägt sich wohl kaum als Veganer in der Mikrobenwelt durch.

Schon angesichts dieser beiden Beispiele taucht die Frage auf: Warum nur denkt man bei Jägern und Räubern ausschliesslich an Lebewesen mit Krallen und Reisszähnen? Als ob es im Mikrokosmos friedlicher zuginge als in der grossen Welt. Doch auch in der Wissenschaft setzt sich diese Erkenntnis erst langsam durch, nicht zuletzt getrieben von dem Wunsch, die räuberischen Bakterien irgendwann als Reinigungskolonnen in Industrieanlagen oder Gewässern oder gar als lebende Antibiotika im Kampf gegen Infektionskrankheiten einsetzen zu können. Die aktuelle Forschung dreht sich jedoch noch vorrangig um elementare Fragen, etwa die, wie Jagdbakterien ihre Beute überhaupt finden.

«Wie Piranhas»

Klar ist: Die mikroskopischen Räuber sind unter uns. «Die heutigen Belege deuten darauf hin, dass die mikrobielle Welt von Wettkampf und Jagd geprägt ist, dass es um Fressen und Gefressenwerden geht», schreibt der amerikanische Biologe Mark Martin in einer Übersichtsarbeit über «prädatorische Pro­karyoten». Prokaryoten sind Lebewesen, denen – im Gegensatz zu den Eu­karyoten – der Zellkern fehlt. Dass es unter ihnen weit gewalttätiger zugeht, als bislang bekannt ist, vermutet auch Liz Sockett von der University of Nottingham, eine weitere der nicht eben zahlreichen Experten für jagende Bakterien: «Wahrscheinlich unterschätzen wir ihre Präsenz. Beinahe jede Boden- oder Süsswasserprobe enthält räuberische Bak­terien.» Auch im Ab- und Meerwasser existieren Raubmikroben. Manche leben ausschliesslich von der Jagd, andere greifen nur an, wenn sie nicht genug pflanzliche Nahrung finden.

Mit dabei fast immer, egal wo auf der Welt man sucht: Bdellovibrio (der zweite Teil des Namens verweist auf die Erdnussflip-ähnliche Form der Keime), bereits 1962 zufällig entdeckt vom Berliner Mikrobiologen Heinz Stolp. Der suchte eigentlich räuberisch lebende Viren, sogenannte Bakteriophagen, über die damals wie heute mehr bekannt ist als über Raubbakterien. Statt weiterer Bakteriophagen fand Stolp Bakterien, die sich «wie Piranhas» auf andere Bakterien stürzten.

Schutz gegen «Friendly Fire»

Wie es sich für ein jagdfiebriges Wesen gehört, ist Bdellovibrio wenig wählerisch bei der Beute. Es attackiert krank machende Keime wie Escherichia coli und Pseudomonas ebenso wie harmlose Boden- und Pflanzenkeime. Spezifischer ist hingegen seine Jagdtechnik, in der es sich von anderen Raubbakterien unterscheidet.

Zunächst müssen Jagdmikrobe und Beute aufeinandertreffen. Das passiert offenbar zum Teil zufällig, zum Teil wird es aber auch durch die schnellen Schwimmbewegungen gefördert, zu denen Bdellovibrio dank eines haar­förmigen Körperfortsatzes fähig ist. Sie lassen Strömungen entstehen, die die Beute an einer Stelle im Wasser zusammentreiben und so die Trefferquote für den Jäger erhöhen, wie ein Team um Steve Pressé von der Arizona State University in Tempe in einer aktuellen Studie mit dem Titel «Hydrodynamische ­Jäger» gezeigt hat.

Der Jäger schafft sich «im Innern eines Bakteriums einen privaten Speiseraum».

Hat Bdellovibrio sein Opfer gefunden, bohrt es mithilfe von Enzymen ein Loch in dessen äusserste Hülle. Durch dieses dringt es in den Raum zwischen Hülle und innerer Membran des Beute-Bakteriums und richtet sich dort häuslich ein. Nach aussen macht es – wiederum mit enzymatischer Hilfe – die Schotten dicht, sodass ihm keiner seiner räuberischen Artgenossen folgen und ihm die Beute streitig machen kann. Die innere Membran dagegen durchlöchert es, damit die Leckerbissen aus dem Innersten seines Opfers ungehindert zu ihm strömen können. So schafft sich der Jäger «im Innern eines Bakteriums einen privaten Speiseraum, in dem es sein Essen nicht teilen muss», schreibt Liz Sockett.

Ausser Futtern steht in diesem Privat-Gemach aber noch etwas anderes an: die (ungeschlechtliche) Fortpflanzung. Erst wenn Bdellovibrio in einen Keim eingedrungen ist, beginnt sich seine DNA zu replizieren, Tochterzellen entstehen. Dreieinhalb Stunden nach dem Aufreissen der Beute platzt das erlegte Bakterium auf, die Klone gelangen ins Freie – und beginnen das ganze Spiel von vorn.

Sie hängen sich wie Vampire an ihre Opfer

Andere Jagdtechniken der Raub­bakterien sind bislang weniger gut untersucht, scheinen aber ebenfalls effizient zu sein. Vertreter der informellen Mikrobengruppe Vampirococcus hängen sich wie Vampire an ihre Opfer und machen ebenfalls deren äussere Hülle durchlässig, um sich das Innere der Bakterien einzuverleiben. Myxococcus und Lysobacter dagegen jagen ähnlich wie ein Wolfsrudel. Gemeinschaftlich attackieren sie aus kurzer Entfernung ihre Beute mit einem Enzymangriff, der ebenfalls die Hülle der Bakterien zerstört.

Wo es in der Natur um Angriff geht, stellt sich immer auch die Frage nach Schutz. Den benötigen nicht nur die potenziellen Opfer, sondern auch die Angreifer selbst müssen sich vor ihren eigenen Waffen in Acht nehmen. Schliesslich ist zum Beispiel Bdellovibrios eigene Hülle ebenfalls anfällig für jene Enzyme, mit denen sich das Bak­terium Eintritt in seine Beute verschafft. Um nicht im «Friendly Fire» umzukommen, sitzt ein Sicherungsenzym wie eine Kappe auf dem Angriffsmolekül, bis dieses die Bdellovibrio-Zelle verlassen hat, so das Ergebnis einer Studie von Socketts Team.

Die Beutemikroben wiederum verteidigen sich mit giftigen Substanzen, oder sie rotten sich zu einem sogenannten Biofilm zusammen und verhalten sich damit ähnlich wie die Menschen einer mittelalterlichen Stadt: zusammenrücken, nach aussen eine möglichst undurchdringbare Barriere errichten – und auf die schützende Kraft der Gemeinschaft hoffen.

Den Appetit beherrschen

Im Einzelfall mag das funktionieren. Doch erste Versuche haben bestätigt, dass Bdellovibrio trotz aller Gegen­strategien in der Lage ist, etwa die ­Cyanobakterien-Plage in Seen zu ver­ringern. Forscher wie Liz Sockett denken bereits in grösseren Dimensionen: Bdellovibrio soll eines Tages krank machende Keime bekämpfen. «Davon sind wir vielleicht noch zehn Jahre entfernt», sagt die Mikrobiologin. Eine Zeitangabe, die man wohl nicht allzu wörtlich nehmen sollte angesichts der noch zahlreichen offenen Fragen rund um die Raubbak­terien. Nicht zuletzt gilt es sicherzustellen, dass die Keime wirklich gezielt nur Pathogene fressen: Sollen die Piranhas unter den Mikroben heilen helfen, müssen sie ihren Appetit beherrschen können.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 19.04.2017, 18:08 Uhr

Hat Bdellovibrio sein Opfer gefunden, bohrt es mithilfe von Enzymen ein Loch in dessen äusserste Hülle. Foto: Getty Images

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