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Zur Rolle der mikrobiellen Gemeinschaft in der evolutionären Dynamik

Bakterien besitzen verschiedenste evolutionäre Strategien, um sich für oder gegen eine Mutation zu entscheiden. Europäische Forscher untersuchten nun, ob dies auch unter natürlichen Bedingungen gilt.
Zur Rolle der mikrobiellen Gemeinschaft in der evolutionären Dynamik
In natürlichen Bakteriengemeinschaften entstehen Mutator-Stämme wesentlich häufiger als man bisher vermutete. Aus ökologischer Sicht fördert dies vorteilhafte Mutationen und damit eine schnellere bakterielle Anpassung an neue und/oder wechselnde Umweltbedingungen. Gleichzeitig sind diese Mutator-Stämme aber auch Auslöser schwerer antibiotikaresistenter nosokomialer Infektionen.

Die meisten Studien ignorieren bislang, dass Organismen in der Natur in Gemeinschaften leben, d.h. komplexen Systemen mit artübergreifender Interaktion, in dem ökologische und evolutionäre Prozesse stattfinden. So muss im Detail erforscht werden, wie es durch natürliche Konkurrenten zu gehäuften Mutationsraten kommt.

In diesem Sinne befasste sich das EU-finanzierte Projekt EMBCC (Evolution of mutator bacteria in a community context) mit Mutationsraten in natürlichen mikrobiellen Gemeinschaften, und untersuchte dies insbesondere am Verhalten des bakteriellen Humanpathogens Pseudomonas aeruginosa in zwei unterschiedlichen Umgebungen – im Boden und bei zystischer Fibrose (CF).

Konkurrenzversuche in Mikrokosmen aus Bodenproben ergaben keine hohe Mutationsraten in Böden, und zwar unabhängig von der Komplexität der mikrobiellen Gemeinschaft. Beim Modell für künstliche CF-Gemeinschaften wurde die Selektion und Fixierung von P. aeruginosa-Mutator-Stämmen durch die mikrobielle Gemeinschaft limitiert. Dies zeigt, dass die mikrobielle Gemeinschaft das Auftreten vorteilhafter Mutationen reduziert. Bei chronischen CF-Patienten ergab die Analyse der Mutationsrate von P. aeruginosa neben Daten zur Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaft auch, dass die Häufigkeit von Mutator-Stämmen mit der Prävalenz von P. aeruginosa korreliert.

Insgesamt weisen die Ergebnisse der Studie erstmals auf die Bedeutung biologischer Wechselwirkungen in mikrobiellen Gemeinschaften bei der Entstehung von Mutator-Stämmen hin. Dieses Wissen schließt die Lücke zwischen mikrobieller Ökologie und klinischer Mikrobiologie und kann von großer ökologischer und medizinischer Bedeutung sein.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Mikrobielle Gemeinschaft, Mutator-Stämme, Pseudomonas aeruginosa, zystische Fibrose
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