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Versuchsanordnung mit den Bakterien Caulobacter crescentus in mikrofabrizierten Kammern. Jede Kammer besteht aus 8 Kanälen, und in jedem Kanal wächst eine Bakterienpopulation.

Versuchsanordnung mit den Bakterien Caulobacter crescentus in mikrofabrizierten Kammern. Jede Kammer besteht aus 8 Kanälen, und in jedem Kanal wächst eine Bakterienpopulation.
Grafik: eawag/Stephnaie Stutz

Bakterien können eine Art kollektives Gedächtnis entwickeln



Ein einzelnes Bakterium vergisst schnell, aber im Kollektiv können sich Bakterien an früheren Stress «erinnern» und sich darauf einstellen. Das haben Wissenschaftler des Wasserforschungsinstituts Eawag und der ETH Zürich herausgefunden.

Erleben Bakterien einen «Salzschock» mit erhöhten Salzkonzentrationen, überleben sie dank dieser Vorwarnung einen zweiten solchen Schock besser. Jedoch hält dieser schützende Effekt nur während einer halben Stunde an.

In einer ganze Bakterienpopulation wirkt die Vorwarnung jedoch viel länger nach: Auch noch zwei Stunden nach dem ersten Salzschock bleiben die Bakterien robuster. Von diesem «kollektiven Gedächtnis» berichten die Mikrobiologen Roland Mathis und Martin Ackermann von der Eawag und der ETH Zürich im Fachjournal PNAS, wie das Wasserforschungsinstitut am Montag mitteilte

Caulobacter crescentus, Die Bakterien sind mit einem Haftorganell am Boden der Kammer befestigt.

Die Bakterien Caulobacter crescentus sind mit einem Haftorganell am Boden der Kammer befestigt.
Grafik: Eawag/Stephanie Stutz

Überlebensfähigkeit untersucht

Die beiden Mikrobiologen hatten die Überlebensfähigkeit von Caulobacter crescentus unter die Lupe genommen – einem Bakterium, das in Salz- und Süsswasser verbreitet ist.

«Wenn wir diese kollektiven Effekte verstehen, kann das helfen, Bakterienpopulationen besser zu kontrollieren.»

Martin Ackermann, Eawag

Als Ursache für dieses «kollektive Gedächtnis» der Bakterien haben die Forscher das Zusammenspiel von zwei Faktoren erkannt: Zum einen zwingt der erste Salzschock die Einzeller zur Verlangsamung und Gleichschaltung ihrer Zellteilung innerhalb der Population. 

Zum anderen hänge die Überlebenschance davon ab, in welchem Stadium der Zellteilung sich das einzelne Bakterium befinde, wenn die zweite Belastung eintritt, schrieb die Eawag. Die Anfälligkeit der Population ändere sich somit über die Zeit. 

Je nach Zeitpunkt empfindlicher oder robuster

Vorgewarnte Bakterien können demnach künftige Belastungen je nach Zeitpunkt besser überleben oder sogar empfindlicher darauf reagieren als Artgenossen ohne vorherige Stresserfahrung. «Wenn wir diese kollektiven Effekte verstehen, kann das helfen, Bakterienpopulationen besser zu kontrollieren», sagte Ackermann in der Mitteilung. 

Bedeutung habe dies beispielsweise für das Verständnis, wie Krankheitserreger sich gegen Antibiotika wehren, oder wie Bakterien in industriellen Prozessen oder Kläranlagen leistungsfähig bleiben können, auch wenn die Umweltbedingungen stark schwanken. (sda)

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