Wie Bakterien zusammenspielen

Mikroorganismen sind wichtiger, als uns manchmal lieb ist: Ohne sie g?be es keinen Sauerstoff, Menschen und Tiere k?nnten nicht verdauen und die Stoffkreisl?ufe auf der Erde gerieten ins Stocken. Auch in aquatischen Systemen haben Mikrobengemeinschaften wichtige Funktionen, die durch Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Organismen zustande kommen.

Bekannt etwa ist, dass Mikroorganismen untereinander Stoffwechselprodukte oder Signalmolek¨¹le austauschen. Einige Bakterien produzieren bestimmte Aminos?uren, die andere nicht herstellen k?nnen und die f¨¹r das Wachstum wichtig sind. Ausgetauscht werden sie ¨¹ber die Diffusion. Das gelingt aber nur bis zu einer gewissen Entfernung.

Wie weit dieser Interaktionsbereich reicht, war bisher unbekannt. Forschende der Eawag und der ETH Z¨¹rich konnten nun diesen Interaktionsradius messen, wie sie im Fachmagazin ?externe Seite Nature Ecology & Evolution? berichten.

Interaktion nur ¨¹ber Tausendstel Millimeter

Die Forschenden entwickelten ein Ger?t, in dem sie Zellen von zwei Bakterienst?mmen kontrolliert wachsen lassen und das Wachstum unter dem Mikroskop beobachten k?nnen. Messungen zeigen, dass diejenigen Zellen schneller wachsen, die direkt neben Zellen des anderen Bakterienstamms liegen. Denn nur der eine Bakterienstamm produziert gewisse wachstumsf?rdernde Aminos?uren, welche zu den benachbarten Zellen diffundieren.

Diese Interaktion funktioniert nur ¨¹ber Distanzen von wenigen Tausendstel Millimetern, wie die Forschenden aufzeigen. Bereits ab einem Abstand von zwei Zelll?ngen bricht dieser Austausch fast vollst?ndig zusammen. ?Eine Mikrobengemeinschaft ist somit nur unter gewissen Voraussetzungen in der Lage, Stoffwechselprozesse kollektiv durchzuf¨¹hren, da ihre Aktivit?ten fast ausschliesslich auf Wechselwirkungen zwischen einzelnen benachbarten Bakterienzellen beruhen?, sagt Martin Ackermann, Professor f¨¹r ?kologie mikrobieller Systeme an der ETH Z¨¹rich und Leiter der Abteilung Umweltmikrobiologie der Eawag.

Um diese Wechselwirkungen und ihren Einfluss auf die Eigenschaften der mikrobiellen Gemeinschaften besser zu verstehen, entwickelten die Forschenden ein mathematisches Modell. Dieses sagt die Wachstumsraten anhand der vorhandenen Aminos?uren vorher. Auf diese Weise lassen sich fast alle Mikrobengemeinschaften untersuchen. So wenden die Forschenden die Methode unter anderem nun bei Mikroorganismen an, die in aquatischen Lebensr?umen am Kohlenstoffzyklus beteiligt sind.

externe Seite Dieser Text erschien zuerst auf der News-Plattform der Eawag.