Posted in: Biologie, Chemie 3. Dezember 2008 10:00 Weiter lesen →

Giftige Welle bei Pneumokokken

Nahaufnahme einer Pneumokokken-Kolonie als 2 verschmelzenden, eingedellten, klaren Tropfen auf rötlichem Nährboden Mit erstaunlicher Kompromisslosigkeit gehen Pneumokokken gegen unliebsame Konkurrenz vor. Diesen Schluss legen Beobachtungen amerikanischer und englischer Forscher nahe. Die Bakterien geben demnach einen Giftstoff ab, der nahe verwandte Mikroben tötet – allerdings auch die Pneumokokken selbst.

Auf festem Nährboden sind Pneumokokken-Kolonien an ihrer „eingedellten“ Form erkennbar. Bild: Foto: CDC/Dr. Richard Facklam

Die Giftproduzenten könnten dennoch profitieren, wenn sie durch ihr eigenes Toxin etwas weniger rasch dezimiert würden als andere Bakterienstämme, glauben die Forscher um Bruce Levin von der Emory University und Robert May von der Oxford University. Fast noch bemerkenswerter sei allerdings die Tatsache, dass die Pneumokokken im Laufe der Evolution keine Resistenz gegen ihr Gift entwickelt hätten. Eventuell liefere diese Beobachtung den Ansatzpunkt für die Entwicklung neuartiger Antibiotika, schreibt die Gruppe in den „Proceedings of the Royal Society B“.

Levin und Kollegen wollten ursprünglich genetische Untersuchungen an Pneumokokken (Streptococcus pneumoniae) durchführen. Dazu setzten sie Kulturen an, in denen laufend ein kleiner Teil der Kulturflüssigkeit – mitsamt der darin enthaltenen Bakterien – durch frisches Nährmedium ersetzt wurde. Zum Erstaunen der Forscher stellte sich in ihren Ansätzen jedoch kein Gleichgewicht ein. Vielmehr schwankte die Zahl der Pneumokokken in einem 20-Stunden-Takt um den Faktor 100.000 – selbst dreieinhalb Monate nach Versuchsbeginn noch.

Weitere Tests legten nahe, dass die Pneumokokken ihr Nährmedium mit einem mittelgroßen Protein vergiften, das sie selbst und nahe verwandte Bakterienstämme direkt tötet oder in den Selbstmord treibt. Bei dem Toxin handelt es sich allerdings um keines der bereits bekannten Proteine, mit denen Bakterien ihren Nachbarn das Leben schwer machen.

Levin und Kollegen gelang es, ihre Beobachtungen mit einem einfachen mathematischen Modell zu reproduzieren. In diesem Modell produzieren die Pneumokokken das Toxin umso eifriger, je höher dessen Konzentration bereits ist. Das Resultat ist ein lawinenartiger Anstieg der Toxinkonzentration und schließlich ein jäher Einbruch der Bakterienpopulation. Indem das Toxin allmählich zerfällt, kann der Kreislauf dann wieder aufs Neue beginnen. Die extremen Schwankungen träten vielleicht nur in der Laborkultur auf, räumen die Forscher ein. Die Toxinproduktion sei jedoch auch bei klinischen Pneumokokken-Isolaten zu beobachten und müsse daher von biologischer Relevanz sein.

Forschung: Omar E. Cornejo, Daniel E. Rozen und Bruce R. Levin, Department of Biology, Emory University, Atlanta, und Department of Life Sciences, University of Manchester; Robert M. May, Department of Zoology, University of Oxford

Veröffentlichung Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, DOI 10.1098/rspb.2008.1415

WWW:
Levin Lab, Emory University
Streptococcus pneumoniae
Chemostat

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