Betrug und Kooperation bei Bakterien
In der Geschichte der Evolution gibt es zahlreiche Beispiele für Zusammenarbeit, bei der der Einzelne großen Aufwand betreibt, die Gemeinschaft aber profitiert. Klassisch hierfür ist das soziale Insekt, das sich nicht fortpflanzt, sondern all seine Energie in die Aufzucht königlicher Nachkommen investiert. Das EU-finanzierte Projekt PA_EXP_EVOL richtete sein Augenmerk auf eines der vielen Beispiele für Zusammenarbeit in der mikrobiellen Welt: auf das Bakterium Pseudomonas aeruginosa. Als Opportunist infiziert diese Mikrobe geschädigtes oder immungeschwächtes Gewebe. Die Projektpartner untersuchten die Produktion von Siderophoren, die Eisen aus der Umgebung aufnehmen, wenn die Konzentration absinkt. Die Siderophorenproduktion ist eine soziale "Handlung", da alle Mikroben im lokalen Wachstumsbereich Eisen aufnehmen können.Betrug (cheating) wurde dabei häufiger unter Labor- als unter natürlichen Bedingungen beobachtet. Bei den Betrügern handelt es sich um Mutanten, die Siderophoren zwar nicht selbst produzieren, aber dennoch weiter von ihrer Produktion profitieren.Weiterhin stellte man fest, dass die natürliche Selektion Kooperation fördert und Betrug bestraft. Dies geschieht dann, wenn die Siderophorenproduktion reduziert wird, weil genug vorhanden ist. Mit dieser "kostensparenden" Strategie soll den Betrügern der Zutritt verwehrt werden. Eine Erkenntnis, die von direktem Nutzen für eine therapeutische Wirkung sein kann, war, dass die Verhinderung der Siderophorenproduktion die Virulenz deutlich minimiert. Bei der Wachsmotte wurde gezeigt, wie eine Verhinderung der Eisenaufnahme beim Bakterium die Überlebensrate der Motte erhöht und das mikrobielle Wachstum vermindert. Bei der Beobachtung mehrerer Generationen von Betrügern und Kooperatoren stellte sich interessanterweise heraus, dass beide Arten ihr Verhalten auf das der anderen Art abstimmen. So wurden die Betrüger erfolgreicher, weil sie unnötige Stoffwechselwege ausschalteten - die Kooperatoren hingegen sanktionierten Betrug, indem sie die Zusammenarbeit mit Betrügern einstellten und sich weniger mit ihnen vermischten, um weniger ausgenutzt zu werden. Offenbar ist das soziale Leben einer Mikrobe komplexer als bislang vermutet, was einige wesentliche Punkte zur Evolution und der Anpassung an widrige Umstände aufzeigt. Die Erkenntnisse liefern neue Informationen über Stoffwechselwege, die sich zur Infektionsbekämpfung eignen.
Schlüsselbegriffe
Bakterien, Pseudomonas aeruginosa, Kooperation, Infektion, Siderophor, Eisen
