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Montag, 01.09.2014
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Sozialer IQ für Bakterien?

Paenibacillen sind „Genies“, Tuberkuloseerreger „nur Durchschnitt“

Wenn Sie glauben, Bakterien wären bloß dumme Einzeller, dann täuschen Sie sich – jedenfalls nach Ansicht eines internationalen Forscherteams, das jetzt einen „sozialen IQ” für Mikroben entwickelt hat. Er basiert auf der Sequenzierung und Zählung von Genen, die die Erfassung von Umweltinformationen und die Kommunikation mit der Außenwelt regulieren. Nach der jetzt in der Fachzeitschrift „BMC Genomics“ veröffentlichten Studie sind die musterbildenden Paenibacillen soziale Genies, Tuberkuloseerreger dagegen nur durchschnittlich begabt.
Komplexes Koloniemuster von Paenibacillus vortex

Komplexes Koloniemuster von Paenibacillus vortex

Paenibacillus vortex gilt als besonders interessanter Vertreter der Bakterienwelt. Nicht nur, weil er viele nützliche Enzyme produziert, sondern auch, weil sich die Mikrobe durch eine einzigartige Fähigkeit zur komplexen Musterbildung auszeichnet. Die Kolonien dieser Mikroorganismen sind extrem komplex und dynamisch und reagieren teilweise wie ein einziger mehrzelliger Organismus. Die Verständigung der Einzelmikroben erfolgt über eine Vielzahl jeweils spezialisierter chemischer Signale.

Genanalyse gibt Aufschluss über soziale Gene


Jetzt hat ein internationales Forscherteam unter Leitung von Professor Eshel Ben-Jacob von der Universität von Tel Aviv das Genom von Paenibacillus vortex entschlüsselt und dabei gezielt nach Genen gesucht, die das Sozialverhalten des Bakterium steuern. Ausgehend von der Anzahl der Gene, die einerseits der Verarbeitung von Umweltinformationen dienen und andererseits der Kommunikation mit der Außenwelt, entwickelten die Forscher nun eine Skala zur Bewertung des „sozialen IQ“ von Mikroben. Diese Skala nutzten sie, um die sozialen Fähigkeiten von 500 Bakterienarten zu vergleichen.

Wer ist der „Einstein“ unter den Bakterien?


Das Ergebnis: Paenibacillus vortex und zwei andere Arten dieser Gattung haben den höchsten sozialen IQ aller 500 sequenzierten Bakterienarten, ihre Werte lagen um mehr als die dreifache Standardabweichung über denen des Durchschnitts. Zum Vergleich: Zu den Menschen mit einem IQ der dreifachen Standardabweichung über Durchschnitt gehören Genies wie Albert Einstein, Stephen Hawking oder Richard Dawkins. Alltägliche Krankheitserreger wie beispielsweise das Tuberkelbazillus erwiesen sich dagegen als nur mittelmäßig sozial begabt: Ihr sozialer IQ erreichte gerade einmal den Durchschnitt.

Gerichtete Anordnung von Paenibacillus-Zellen in einem Wirbel

Gerichtete Anordnung von Paenibacillus-Zellen in einem Wirbel

Die Ergebnisse zeigen, dass längst nicht alle Bakterien die einfachen, solitären Organismen sind, als die sie gerne betrachtet werden. Im Verband können sie als hochsoziale, fortgeschrittene Lebewesen agieren. „Bakterien sind unsere schlimmsten Feinde, aber sie können auch unsere besten Freunde sein”, erklärt Ben-Jacob. „Um ihre Fähigkeiten besser ausnutzen zu können und pathogene Bakterien auszutricksen, müssen wir ihre soziale Intelligenz erkennen.“

Soziale Fähigkeiten der Einzeller als Chance


Nach Ansicht der Wissenschaftler ergeben sich aus ihrer Studie drei grundlegende Schlussfolgerungen: Zum einen zeigt sie, wie „schlau“ Bakterien wirklich sein können – eine Sichtweise, die gerade sich erst in der Wissenschaftlergemeinde durchzusetzen beginnt. Als zweites demonstriert sie eingehend, wie Bakterien zusammenarbeiten um zu kommunizieren und zu wachsen. Und drittens weisen die Erkenntnisse auf einige potenziell vielversprechende Anwendungen in Medizin und Landwirtschaft hin.

„Dank der sozialen Fähigkeiten unseres Bakterienstamms kann er von Forscher weltweit genutzt werden, um die soziale Intelligenz der Bakterien weiter zu untersuchen“, erklärt Alexandra Sirota-Madi. „Wenn wir bestimmen können, wie ‚schlau‘ sie wirklich sind, können wir sie als biotechnologische Fabriken nutzen und sie optimal in der Landwirtschaft einsetzen.“ (BMC Genomics 2010; doi:10.1186/1471-2164-11-710)
(Tel Aviv University, 26.01.2011 - NPO)

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