Soziale Interaktion bei Mikroben
Soziales Verhalten bei Mikroben umfasst Kooperation bei Aktivitäten wie Ausbreitung, Nährstoffsuche, Bildung von Biofilmen, Reproduktion, chemischer Abwehr und Signalgebung. Allerdings kann sich ein egoistischer "Betrüger" (aus einer Mutation hervorgegangen) auf Kosten der kooperierenden Population reproduzieren und gedeihen. Wäre es möglich, solche Phänomene zu manipulieren, könnte die bakterielle Kooperation je nach Bedarf gestärkt oder geschwächt werden. Anwendungen hierfür wären die Bekämpfung von Infektionen oder Effizienzsteigerung bei biotechnologischen mikrobiellen Prozessen. Das EU-finanzierte Projekt SOCMICROECO (Social evolution in microbial ecosystems) kombinierte Theorie und Experimente, um einen prädiktiven Rahmen für neue soziale Interaktionen in einem System mit fünf Bakterien zu entwickeln, die zur Sanierung von Metallbearbeitungsölen eingesetzt werden (metal-working fluids, MWF). Die allgemeinen theoretischen Vorhersagen zur sozialen Interaktion zwischen Mikroben sind abgeschlossen und wurden von SOCMICROECO bereits im renommierten Fachblatt Annual Review of Genetics veröffentlicht. Auf dieser Basis wurde ein populationsgenetisches Modell zur Frequenz von Stämmen mit unterschiedlichen Sozialverhalten im Gleichgewichtszustand erstellt. Von Bedeutung ist dabei, dass SOCMICROECO das vollständige experimentelle Setup für Analysen an den fünf Bakterienarten entwickelt, die zur MWF-Sanierung verwendet werden. Bislang wurden Aspekte enthüllt, die Wechselwirkungen beeinflussen, etwa unterschiedliche Wachstumsraten und Biofilmproduktion. Zudem wurde ein einfaches Modell entwickelte, das das Wachstum mehrerer Arten in Co-Kultur beschreibt. Daten von Mikroben aus Käserinde legen nahe, dass die meisten Interaktionen zwischen Arten schwach sind. Außerdem zeigte keines der Artenpaare Wachstumsmuster, die aufeinander abgestimmt sind. Künftige Schwerpunkte des Konsortiums werden Interaktionen zwischen Arten sein, die für die Sanierung von MWF eingesetzt werden, um eine möglichst effiziente Beseitigung solcher Rückstände zu erreichen. Mit einem Standardmodell der Dateneingabe könnte dies auch auf andere mikrobielle Ökosysteme erweitert werden, um eine effiziente Abfallbehandlung und Biomedizin zu gewährleisten.
