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Naturstoff-Forschung Chemische Waffen aus dem Verborgenen liefern neue Wirkstoff-Kandidaten

Autor / Redakteur: Dr. Michael Ramm* / Dr. Ilka Ottleben

Wissenschaftler aus Jena haben eine neue Familie chemischer Verbindungen entdeckt, mit der sich manche Bakterien vor dem tödlichen Angriff durch räuberische Amöben schützen. Die Arbeit verdeutlicht, dass mikrobielle Räuber-Beute-Beziehungen eine wertvolle Quelle neuer biologisch aktiver Verbindungen sind , die möglicherweise künftig als Medikamente nutzbar sein könnten.

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Mikroskopische Aufnahme einer Amöbenkultur.
Mikroskopische Aufnahme einer Amöbenkultur.
(Bild: Pierre Stallforth/HKI)

Jena – So wie die Maus gelegentlich Opfer einer Katze oder eines Mäusebussards wird, haben auch Bakterien mit den unangenehmen Seiten der Nahrungskette zu kämpfen. Dass einige dabei nicht ganz wehrlos sind, zeigten jetzt Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie in Jena. Sie entdeckten eine neue Familie chemischer Verbindungen, die Pyreudione. Diese schützen manche Bakterien vor dem tödlichen Angriff durch räuberische Amöben.

Jedes Gramm gewöhnlicher Erdboden ist ein eigener, höchst lebendiger Mikrokosmos. Er enthält Milliarden mikroskopisch kleiner Lebewesen. Hierzu gehören in erster Linie Bakterien und Pilze, aber auch höhere Lebewesen wie Amöben oder die als Nematoden bezeichneten Fadenwürmer. Leicht vorstellbar, dass diese Organismen heftig um Nahrung konkurrieren. Im Laufe der Evolution haben sich daher Strategien entwickelt, die einzelnen Vertretern dieser Zwangsgemeinschaft Vorteile verschaffen. So bilden viele bodenbewohnende Bakterien Antibiotika, mit denen sie ihre Nachbarn von der Nahrungsquelle fernhalten. Wir nutzen solche Substanzen als Medikamente zur Bekämpfung von Krankheitserregen.

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Und auch in diesen winzigen, dem menschlichen Auge meist verborgenen Strukturen bilden sich bereits Nahrungsketten aus, in denen der eine den anderen einfach frisst. Dies ist für viele Amöben bekannt, einzellige Lebewesen, die sich durch Zellausstülpungen fortbewegen. Sie umfließen durch ebendiese Ausstülpungen Bakterien, nehmen sie in sich auf und verdauen sie anschließend. Auf diese Weise können Amöben ganze Bakterienrasen abweiden.

Pyreudione schützen Bakterien vor tödlichen Angriff durch räuberische Amöben

Das Team um den Chemiker Pierre Stallforth widmet sich am Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie in Jena genau diesem Räuber-Beute-Verhältnis. Manche Bakterien wissen nämlich wirksam zu verhindern, selbst gefressen zu werden. So bilden sie Biofilme, die durch Schleim- und Kittsubstanzen fest an einer Unterlage haften und damit für den Gegner schwer angreifbar sind. Andere wiederum ergreifen die Flucht, indem sie einfach davonschwimmen.

Besonders interessant fanden Stallforth und Kollegen jedoch eine Gruppe von Bakterien, die in der Lage sind, Amöben zu schädigen oder gar zu töten. Durch gemeinsame Kultivierung von Amöben mit einer Reihe von Bakterien, die die Forscher aus einheimischem Waldboden isoliert hatten, prüften sie zunächst, welche davon gefressen oder verschmäht wurden. Letztere wurden eingehender daraufhin untersucht, warum sie so unappetitlich waren. An einem Vertreter des weit verbreiteten Bodenbakteriums Pseudomonas fluorescens gelang es Pierre Stallforth und seinem Doktoranden Martin Klapper schließlich, die Ursache dafür aufzuklären. Die Bakterien bilden einen für Amöben tödlichen Giftcocktail und halten sich ihre Fressfeinde damit wirkungsvoll vom Leibe. Die neu endeckten Toxine tragen die Bezeichnung Pyreudione.

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