Zürich - Einzelne Zellen einer Bakterienpopulation können ihr Leben einsetzen, um anderen Zellen eine möglichst gute Vermehrung zu ermöglichen. Biologen der ETH Zürich beschrieben nun am Beispiel von Salmonellen im Wissenschaftsmagazin "Nature" erstmals ein biologisches Konzept, bei dem Aufopferung für andere bis hin zur Selbstzerstörung eine wichtige Rolle spielt.
Die Biologen aus Zürich untersuchten die Salmonellen in Zusammenarbeit mit Forschern aus Vancouver. Bei Salmonellen handelt sich dabei um stäbchenförmige Bakterien, die beim Menschen schwere Infektionskrankheiten hervorrufen können. Am Anfang stehen Salmonellen, die mit verunreinigter Nahrung aufgenommen werden und in den Darm gelangen. Dort können sie sich aber wegen der Mikroorganismen, die allgemein als Darmflora bezeichnet werden, nur schlecht vermehren.
Selbstzerstörung
Die Salmonellen haben für dieses Problem eine überraschende Lösung entwickelt. Ein erster Teil der Bakterien verbleibt im Inneren des Darms. Ein zweiter Teil der Zellen zeigt ein Verhalten, das zu ihrer eigenen Zerstörung führt. Sie dringen ins Darmgewebe ein und werden dort vom Immunsystem getötet. Durch diesen Vorgang wird eine Darmentzündung ausgelöst, die einen großen Teil der Darmflora eliminiert. Die im Darm verbleibende erste Gruppe von Salmonellen erhält so die Gelegenheit, sich ungehindert zu vermehren und die Erkrankung des Wirtes einzuleiten.
Arbeitsteilung
Ob eine Zelle zur ersten selbstaufopfernden oder zur zweiten profitierenden Gruppe gehört, entscheidet sich bei der Zellteilung. Salmonellen vermehren sich rasch durch Zellteilung und bilden genetisch identische Abkömmlinge. Bei der Zellteilung werden Zellbestandteile zufällig auf die beiden Tochterzellen verteilt. Dieser Zufallsprozess führt dazu, dass nicht alle Abkömmlinge dieselben Eigenschaften haben. Zwei Gruppen von Zellen entstehen, welche - obwohl genetisch identisch - durch Arbeitsteilung unterschiedliche Eigenschaften und Verhaltensweisen erlangen können.
Die Arbeit der ETH-Forscher bietet eine neue Erklärung für die Bedeutung von Zufallsprozessen in der Biologie. Zudem ermöglicht die Studie bisher unbekannte Einblicke in die Biologie von Salmonellen. Ähnliche biologische Konzepte sind wahrscheinlich auch bei anderen Krankheitserregern wie Clostridien und Streptokokken von Bedeutung. Umfassende Erkenntnisse über ihre Biologie sind zur Bekämpfung solcher Krankheitserreger wichtig. (APA/AP)