#Wie sich Bakterien untereinander zum Giftmischen verabreden

In einem Krieg kann es nützlich sein, die Kommunikation des Feindes zu stören. Auch dann, wenn der Aggressor nur ein paar Mikrometer groß und nicht im Besitz von Funktechnik ist. Bonnie Bassler und Michael Silverman haben das erkannt und der Medizin einen möglichen Weg gezeigt, Bakterien besser zu bekämpfen. Das ist umso bedeutender, da die bisher wirksamsten Waffen gegen Mikroben, die Antibiotika, infolge grassierender Resistenzen stumpf zu werden beginnen.

Für die Entdeckung, dass Bakterien im Kollektiv agieren und dazu Informationen austauschen, erhalten die amerikanischen Mikrobiologen Silverman und Bassler den Paul-Ehrlich- und Ludwig-Darmstaedter-Preis. Die Auszeichnung, deren Träger später nicht selten mit dem Nobelpreis geehrt werden, ist mit 120.000 Euro dotiert. Sie wird von der Universität Frankfurt und der Paul-Ehrlich-Stiftung vergeben. Wegen der Pandemie fällt die traditionell in der Frankfurter Paulskirche stattfindende Verleihung in diesem Jahr aus; sie soll im nächsten Jahr beim Festakt für die Preisträger 2022 nachgeholt werden.

Ein Molekül bringt Bakterien zum gemeinsamen Leuchten

Silverman, 77 Jahre alt, ist Mitgründer und Emeritus des Agouron Institute im kalifornischen La Jolla. In den achtziger Jahren erforschte er ein Bakterium, das bestimmte Tintenfische leuchten lässt. Ihr Licht schalten die Mikroorganismen erst dann an, wenn sie in großer Zahl auftreten. Ob sie unter ihresgleichen sind, finden die Bakterien heraus, indem sie ein Molekül namens Autoinducer-1 absondern. Bilden viele Mikroben gleichzeitig diese Substanz, wandern die Moleküle bei einer bestimmten Konzentration zu den Zellen zurück und setzen dort das Leuchten in Gang.

Mit einer ähnlichen Bakterienart beschäftigte sich Anfang der neunziger Jahre Bonnie Bassler, heute 58 Jahre alt und Professorin an der Universität Princeton. Sie entdeckte einen anderen Signalstoff, den Autoinducer-2: Mit seiner Hilfe finden die Mikroben heraus, ob andere Bakterien in der Nähe sind und wer in der Überzahl ist.

„Silverman und Bassler haben gezeigt, dass kollektives Verhalten nicht nur die Regel unter vielzelligen Organismen ist, sondern auch unter Bakterien“, schreibt der Stiftungsrat der Paul-Ehrlich-Stiftung in seiner Begründung für die Auszeichnung. Für gemeinsames Aufleuchten können sich Mikroben ebenso untereinander abstimmen wie für die Bildung von Biofilmen, mit denen sie sich vor Antibiotika schützen. Auch das Absondern von Giften wird synchronisiert, was gleichfalls dem Überleben dient: Würde nur ein einzelnes Bakterium das Toxin bilden, könnte es vom Immunsystem entdeckt und ausgeschaltet werden. In der Masse hingegen sind die Mikroben schwerer angreifbar.

Findet man Substanzen, die den chemischen Dialog stören, lassen sich bakterielle Infektionen womöglich auf neue Art behandeln. In Basslers Labor wird dieser Ansatz schon getestet, allerdings eignen sich die bisher erprobten Wirkstoffe noch nicht als Medikamente.

Nachwuchspreis für Forschung am Dottersack

Neue Erkenntnisse für die Behandlung von Alzheimer und Parkinson könnten die Forschungen von Elvira Mass liefern. Die 34 Jahre alte Biologin von der Uni Bonn bekommt den diesjährigen Paul-Ehrlich- und Ludwig-Darmstaedter-Nachwuchspreis, ausgestattet mit 60.000 Euro.

Mass hat durch Experimente an Mäusen gezeigt, woher ein bestimmter Typ von Immunzellen stammt, der bei der Entstehung von Geweben wichtige „Aufräumarbeiten“ leistet. Es handelt sich um Fresszellen, deren Vorläufer im Dottersack des Embryos gebildet werden. Sie wandern von dort in andere Organe, in denen sie dann das ganze Leben lang bleiben. Sind die Vorläuferzellen verändert, kann das zu Krankheiten führen, beispielsweise im Nervensystem. Mass untersucht derzeit, ob Umweltfaktoren den Fresszellen schaden können – zum Beispiel winzige Plastikteilchen, die mit der Nahrung aufgenommen werden und über die Plazenta ins Blut des Embryos gelangen.