Bakterien können „Hangry“ werden – reizbar durch Hunger – genau wie Menschen, hat eine Studie festgestellt. Mikrobiologen fanden heraus, dass ein Mangel an Nährstoffen dazu führt, dass einige Bakterienzellen schädliche Giftstoffe in unseren Körper freisetzen, die uns krank machen können. Während sich die vorliegende Studie nur auf ein Bakterium konzentrierte, könnten die Ergebnisse, sollten sie für andere Arten gelten, neue Behandlungen für Infektionen eröffnen.
Die Studie wurde vom Mikrobiologen Professor Adam Rosenthal von der University of North Carolina in Chapel Hill und Kollegen von den Universitäten Harvard und Princeton sowie dem niederländischen Tiernahrungsunternehmen Danisco Animal Nutrition durchgeführt.
Prof. Rosenthal sagte: „Bakterien verhalten sich viel anders, als wir traditionell dachten.
„Selbst wenn wir eine Gemeinschaft von Bakterien untersuchen, die alle genetisch identisch sind, verhalten sie sich nicht alle gleich. Wir wollten herausfinden, warum.“
Das Team verwendete eine kürzlich entdeckte Analysemethode – „sondenbasierte Bakteriensequenzierung“ –, um die RNA-Moleküle Tausender einzelner Bakterien zu lesen.
Das Team sequenzierte das Transkriptom von drei Arten. Diese enthielten Escherichia colider Modellorganismus Bacillus subtilisUnd Clostridium perfringens.
Die letztgenannte Bakterienart kommt häufig in der Natur vor und ist eine der Hauptursachen für Lebensmittelvergiftungen.
Die Forscher stellten fest, dass genetisch identische Zellen innerhalb einer einzigen Bakteriengemeinschaft unterschiedliche Funktionen haben.
Die Forscher fanden heraus, dass sich einige Bakterien fügsamer verhalten, während andere Giftstoffe produzieren, die uns krank machen.
Unter C. perfringensidentifizierte das Team eine bakterielle Subpopulation, die ein Toxin namens „netB“ produziert und freisetzt.
Dies geschieht jedoch nur in Abwesenheit von Acetat, einer kurzkettigen Fettsäure, die im Darm stark verbreitet ist.
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Basierend auf der Erkenntnis, dass Nährstoffe eine bedeutende Rolle bei der bakteriellen Toxizität spielen, sagte Prof. Rosenthal, dass er sich nun frage, ob es bestimmte Faktoren in der Umwelt geben könnte, die die Toxinproduktion in anderen bakteriellen Krankheitserregern darüber hinaus „anschalten“. C. perfringens.
Wenn dies der Fall ist, könnte die Einführung von Nährstoffen in Bakterien eine neue Möglichkeit bieten, bakterielle Infektionen sowohl bei Menschen als auch bei Tieren zu behandeln.
In der Tat, C. perfringens ist dafür bekannt, dass es Hühner infiziert – es ist sowohl hoch ansteckend als auch tödlich für die Vögel – und da sich die Geflügelindustrie von der Verwendung von Antibiotika wegbewegt, werden neue Abwehrmaßnahmen gegen die Krankheit benötigt.
Dementsprechend schlägt die neue Studie einen potenziellen neuen Weg für Landwirte vor, um pathogene Bakterien in ihren Herden zu reduzieren, ohne auf Antibiotika zurückzugreifen.
Nach Abschluss ihrer ersten Studie setzen die Forscher nun ihre Erforschung des Verhaltens dieser komplexen Bakteriengemeinschaften fort.
Prof. Rosenthal möchte die Ergebnisse ihrer Studie auch anwenden, um das Problem der Antibiotika-Verträglichkeit anzugehen.
Toleranz schränkt die Wirksamkeit von Antibiotika ein, aber die Mechanismen, die sie kontrollieren, sind nicht gut verstanden.
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht.