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Gift als Lebensretter
16.04.2018
Bodenbakterien können ihre Umwelt so stark verändern, dass die Population sich selbst schadet und sogar aussterben kann – es sei denn, giftige Substanzen behindern ihr Wachstum rechtzeitig.
Alle Lebewesen beeinflussen die Umwelt, in der sie leben, und damit auch andere Organismen in ihrer Umgebung. Oft sind diese Interaktionen für alle Beteiligten positiv. Allerdings gibt es auch Fälle, in denen Organismen die Umwelt in einer Weise verändern, die sogar für sie selbst schädlich ist - bis hin zum Absterben der Population. Dieses Phänomen des ökologischen Selbstmords hat der LMU-Forscher Jonas Denk gemeinsam mit Christoph Ratzke und Professor Jeff Gore vom Massachusetts Institute of Technology (MIT, USA) untersucht. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Wissenschaftler im Fachmagazin Nature Ecology & Evolution.
Die Forscher haben Kulturen eines Bodenbakteriums analysiert, das beim Wachstum Stoffwechselprodukte abgibt, die den pH-Wert stark sinken lassen. Da die Bakterien selbst eine eher basische Umgebung bevorzugen, stirbt die Bakterienkultur letztendlich aus – und zwar umso schneller, je mehr Nahrung zur Verfügung steht. „Nahrung fördert das Wachstum jedes einzelnen Bakteriums, und deren schädliche Veränderung der Umwelt führt letztendlich zum Selbstmord der gesamten Population“, sagt Denk. „Dies führt unter anderem zu dem kuriosen Effekt, dass giftige Substanzen wie Alkohol, Salz oder Antibiotika die Population retten können, weil sie das Wachstum der einzelnen Bakterien hemmen.“ Populationsökologisch gesehen führt der ökologische Selbstmord zu einer komplexen oszillierenden Dynamik und rückt neben den bisher vielseitig untersuchten Interaktionen zwischen verschiedenen Spezies (beispielsweise Räuber-Beute-Beziehung) die Interaktion zwischen einer Spezies und ihrer Umgebung in den Vordergrund.
Da eine potenziell schädliche Veränderung der Umwelt bei zahlreichen Mikroorganismen vorkommt, gehen die Forscher davon aus, dass das Phänomen eine wichtige Funktion für die mikrobielle Ökologie und Evolution hat. „Bodenbakterien etwa leben in ihrer natürlichen Umgebung in komplexen Lebensgemeinschaften“, sagt Denk. „Möglicherweise bietet beispielsweise die Veränderung des pH-Werts, für die die Bodenbakterien sorgen, der Gemeinschaft kurzfristige Überlebensvorteile, weil sie so eine plötzliche Veränderung ihrer Umgebung (zB. im pH) besser ausgleichen kann.“Nature Ecology & Evolution 2018
Publikation: Ecological suicide in microbesChristoph Ratzke*, Jonas Denk* and Jeff Gore (*trugen zu gleichen Teilen bei)Nature Ecology & Evolution 2018