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Cocktail aus 45 Antibiotika Resistenzen unbekannt: Bienenwölfe nutzen seit 68 Millionen Jahren erfolgreich die gleichen Antibiotika

| Autor/ Redakteur: Angela Overmeyer* / Dr. Ilka Ottleben

In der Humanmedizin sind antibiotikaresistente Keime zunehmend ein kaum noch kontrollierbares Problem. Forscher haben nun herausgefunden, dass dagegen Bienenwölfe das Problem der Antibiotika-Resistenzen anscheinend nicht kennen. Sie schützen ihren Nachwuchs mit symbiotischen Bakterien, die einen Antibiotika-Cocktail aus 45 Substanzen bilden. Und das erfolgreich seit 68 Millionen Jahren. Warum können sich resistente Krankheitserreger unter den Bienenwölfen nicht ausbreiten?

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Weiblicher Bienenwolf der Art Philanthus basilaris vor seinem Nesteingang in Utah/USA. Drei Gattungen dieser solitären Grabwespen kultivieren symbiotische Streptomyces Bakterien, die den Wespennachwuchs vor krankheitserregenden Pilzen schützen, indem sie eine Mischung aus bis zu 45 verschiedenen Antibiotika produzieren.
Weiblicher Bienenwolf der Art Philanthus basilaris vor seinem Nesteingang in Utah/USA. Drei Gattungen dieser solitären Grabwespen kultivieren symbiotische Streptomyces Bakterien, die den Wespennachwuchs vor krankheitserregenden Pilzen schützen, indem sie eine Mischung aus bis zu 45 verschiedenen Antibiotika produzieren.
(Bild: Martin Kaltenpoth, Universität Mainz)

Jena, Mainz – Die Entdeckung von Penicillin vor etwa 90 Jahren und die flächendeckende Einführung von Antibiotika zur Bekämpfung infektiöser Krankheiten hat die Humanmedizin revolutioniert. In den letzten Jahrzehnten hat jedoch die Anzahl an resistenter und multiresistenter Keime kontinuierlich zugenommen und stellt die moderne Medizin vor massive Probleme. Antibiotika werden jedoch nicht nur vom Menschen, sondern auch von vielen Insekten zum natürlichen Schutz gegen Krankheitserreger eingesetzt.

Ein Team von Forschern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena hat nun herausgefunden, dass Bienenwölfe das Problem der Resistenzbildung gegenüber Krankheitserregern anscheinend nicht kennen. Sie schützen ihren Nachwuchs mit symbiotischen Bakterien, die einen Antibiotika-Cocktail aus 45 Substanzen bilden, vor Schimmelpilzen. Die Vielfalt der Substanzen ist nicht nur weitaus höher als bislang angenommen, sondern seit dem Ursprung dieser Symbiose vor 68 Millionen Jahren erstaunlich stabil geblieben.

Antibiotika-Cocktail schützt Larven des Bienenwolfs vor Schimmelpilzen

Bienenwölfe sind solitäre Grabwespen, die für ihre Nachkommen gelähmte Bienen als Vorräte in unterirdischen Brutzellen anlegen. Nachdem die Larve aus ihrem Ei geschlüpft ist, frisst sie den Proviant und überwintert danach in einem selbstgesponnenen Kokon im Boden. Dabei ist sie durch schnell wachsende Schimmelpilze gefährdet, deren Sporen im umliegenden Boden lauern.

Zu ihrem Schutz haben Bienenwölfe nicht nur eigene Abwehrmechanismen entwickelt, sondern greifen auch auf das chemische Arsenal von Mikroorganismen zurück. Ausgewachsene Weibchen züchten in ihren Antennen Bakterien der Gattung Streptomyces, die sie ihren Nachkommen mit in die Brutzelle geben. Wenn Larven nun ihren Kokon spinnen, weben sie diese Streptomyceten mit in die Kokonseide ein, welche dort wiederum einen Cocktail aus unterschiedlichen Antibiotika produzieren. Diese schützende Schicht verhindert, dass Schimmelpilze in den Kokon eindringen und die Larve befallen können.

Schutzsymbiose seit 68 Millionen Jahren erfolgreich

In der vorliegenden Studie in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America konnten die Mainzer und Jenaer Wissenschaftler zeigen, dass die Schutzsymbiose zwischen Bienenwölfen und ihren bakteriellen Partnern nicht nur bereits seit der Kreidezeit besteht, sondern dass sich der antibiotische Erregerschutz seit seiner Entstehung vor etwa 68 Millionen Jahren nicht grundlegend verändert hat.

Antibiotika-Gemische enthalten nur zwei Grundstrukturen

Alle untersuchten Bienenwolf-Arten nutzten sehr ähnliche Gemische an Antibiotika von nur zwei Grundstrukturen, Streptochlorin und Piericidin. „Wir hatten eigentlich erwartet, dass einige Bienenwolfsymbionten im Laufe der Evolution neue Antibiotika in ihr Arsenal aufgenommen haben, die ihren Wirten helfen, sich gegen neue oder resistente Schimmelpilze zu verteidigen“ meint Tobias Engl von der Johannes-Gutenberg Universität in Mainz, der Erstautor der Studie. Die ursprüngliche Zusammensetzung des Antibiotika-Gemisches war aber wohl so effektiv, dass sich in allen untersuchten Arten nur wenig daran geändert hat. Dabei war wahrscheinlich besonders wichtig, dass dieses Gemisch gegen eine möglichst große Anzahl unterschiedlicher Schimmelpilze wirksam ist, da keine spezialisierten Krankheitserreger von Bienenwölfen bekannt sind, die Resistenzen gegen die Antibiotika ausbilden könnten.

Das LABORPRAXIS-Dossier „Antibiotikaresistenz“ Sie möchten mehr zum Thema „Multiresistente Keime“ erfahren? Dann besuchen Sie unser Dossier „Antibiotikaresistenz“, in dem wir entsprechende Artikel zu wichtigen Fortschritten aus der Medizinforschung zusammengestellt haben.

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