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An der Universität Basel haben Wissenschaftler nun das Warnsystem von Bakterien entschlüsselt, mit dem sie sich untereinander vor Gefahr warnen.
Es sind Bruchstücke der Bakterien-Zellwand, sogenannte Peptidoglykane, die Bakterien auf Gefahren in ihrer Umgebung hinweisen. Zu dieser wichtigen Erkenntnis ist ein Team um Prof. Dr. Knut Drescher vom Biozentrum der Universität Basel gekommen. Dieses Verständnis über die Kommunikation von Bakterien könnte eine wichtige Rolle in der Infektionsbekämpfung spielen. Denn tatsächlich können diese Warnsignale nicht nur von Artgenossen, sondern auch von artfremden Bakterien erkannt werden, wie Prof. Drescher ausführt.
Warnsignal auch bei Antibiotika
Peptidoglykane werden freigesetzt, wenn Bakterien zum Beispiel durch Phagen zerstört oder durch Antibiotika abgetötet werden. Die Bakterien reagieren auf dieses Warnsignal, indem sie ein Molekül namens c-di-GMP produzieren, welches die Bildung von Biofilmen auslöst. Biofilme sind dreidimensionale Gebilde, in denen Bakterien eingebettet in einer schleimigen Matrix zusammenleben. „Bei Vibrio cholerae, dem Erreger der Cholera, genügt bereits ein kurzer Kontakt mit den Zellwandfragmenten, um die Biofilmbildung in Gang zu setzen“, erklärt Sanika Vaidya, Erstautorin der Studie. Innerhalb des Biofilms sind die Bakterien sowohl vor Angriffen durch Phagen und Abwehrzellen als auch vor Antibiotika geschützt.
Universelle Überlebensstrategie
Dieses Verhalten beobachteten die Forschenden jedoch nicht nur bei dem Cholera-Erreger, sondern auch bei anderen gefährlichen, zum Teil multiresistenten Krankheitserregern wie Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Staphylococcus aureus und Enterococcus faecalis.
Dass Bakterien artübergreifend auf das gleiche Warnsignal reagieren, deutet auf eine universelle Überlebensstrategie hin. „Interessanterweise erkennen auch menschliche Immunzellen die Peptidoglykan-Fragmente als Signal für eine Infektion“, betont Prof. Drescher. „Es gibt also erstaunliche Parallelen zwischen den Abwehrmechanismen von Bakterien und Menschen.“
Diese universelle Überlebensstrategie könnte erklären, warum Biofilme in so vielen Umgebungen – von natürlichen Ökosystemen bis hin zu menschlichen Infektionen – eine wichtige Rolle spielen. Die Arbeit wirft aber auch neue Fragen auf: Aktivieren die Zellwandfragmente neben der Biofilmbildung noch weitere Schutzmechanismen? Und wie lassen sich die Erkenntnisse nutzen, um Krankheitserreger, die Biofilme bilden, besser zu bekämpfen? Hier wird weitere Forschungsarbeit benötigt.
