Neue Studie in Nature Ecology & Evolution liefert wichtige Grundlage für die Entschlüsselung der Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde

Ein Forschungsteam um Beate Averhoff und Volker Müller von der Goethe-Universität Frankfurt hat einen fundamentalen Mechanismus entdeckt, der dem gefürchteten Krankenhauskeim Acinetobacter baumannii beim Überleben hilft. Dieser Mechanismus macht deutlich, warum der Keim in Krankenhäusern schwer auszurotten ist und Infektionen in Patienten immer wieder aufflammen: Wenn die Lebensbedingungen für die Bakterien zu ungünstig werden, fallen sie in eine Art Dornröschenschlaf. Dann können sie mit gängigen diagnostischen Standards nicht mehr entdeckt und auch nicht mehr abgetötet werden. Aus diesem „tiefen Schlaf“ erwachen sie, wenn sich die Lebensbedingungen wieder besser werden.

Ein neues Modell zeigt wie Interaktionen zwischen Bakterienarten dynamische Muster hervorrufen können. Strukturelle Muster können durch die Interaktionen bei der Verfolgung zwischen zwei unterschiedlichen Bakterienarten entstehen. In einem neuen Modell beschreiben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS), wie Wechselwirkungen auf der individuellen Ebene zu einer globalen Selbstorganisation von Arten führen können. Ihre Erkenntnisse geben Einblicke in allgemeine Mechanismen kollektiven Verhaltens.

Freilandexperiment zum Zukunftsklima zeigt überraschende Reaktion des Bodens

Bakterien haben einen ausgeprägten Gemeinschaftssinn. Sie bilden Lebensgemeinschaften, wo immer sie sich aufhalten. Ein Beispiel sind sogenannte Biofilme. Sie finden sich auf Leitungen im Meereswasser, an den Wurzeln von Pflanzen, auf den Zähnen von Menschen, an den Handläufen in Hotels – keine Oberfläche ist vor ihrem Einfallsreichtum sicher. Unter der Überschrift „The Sticky Science of Microbial Cities – Bacterial Communities in Health and Environment” diskutieren in englischer Sprache auf Einladung vom Centre for Structural Systems Biology (CSSB) und der Akademie der Wissenschaften in Hamburg ausgewiesene Experten am 4. Oktober 2023 um 19:00 Uhr im Gartensaal vom Baseler Hof in Hamburg.

Magnetische Bakterien besitzen Fähigkeiten aufgrund der in ihrem Zellinneren verketteten magnetischen Nanopartikel, den Magnetosomen. Ein Forschungsteam an der Universität Bayreuth hat alle ca. 30 Gene, die für die Herstellung dieser Partikel zuständig sind, jetzt in einer breit angelegten Versuchsreihe auf nichtmagnetische Bakterien übertragen. Dabei entstanden Bakterienstämme, die nun ihrerseits Magnetosomen produzieren können. Die in „Nature Nanotechnology“ vorgestellten Forschungsergebnisse sind wegweisend für die Erzeugung magnetisierter lebender Zellen, die ein großes Potenzial für die Entwicklung innovativer diagnostischer und therapeutischer Methoden in der Biomedizin haben.

Taurin abbauende Bakterien beeinflussen Darmmikrobiom

Kieler Forschungsteam untersucht den Ursprung des symbiotischen Zusammenlebens und ermittelt, wie Bakterien evolvieren, um eine enge Verbindung mit einem Wirtsorganismus einzugehen

Der Darm ist ein idealer Ort für eng verwandte Bakterien, um lebenswichtige Informationen wie Antibiotikaresistenzen auszutauschen. Theoretisch sollten Bakterien der gleichen Art ähnliche Nährstoffe verbrauchen und so das Wachstum ihrer Artgenossen blockieren. Wie also können verschiedene Stämme im Darm zusammenleben? ETH-​Forschende zeigen, dass Unterschiede in der Nährstoffverwendung die Koexistenz zweier Stämme ermöglichen und so den Austausch von Resistenzen fördern.

Singulett-Sauerstoff-Batterie für die photodynamische Therapie tiefsitzender Infektionen
Bei der antibakteriellen photodynamischen Therapie werden durch Bestrahlung reaktive Sauerstoffspezies erzeugt, die Bakterien abtöten. Da sie externes Licht und Sauerstoff benötigt, ist sie nur für oberflächliche Infektionen geeignet. Ein chinesisches Forschungsteam stellt jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie eine molekulare „Singulett-Sauerstoff-Batterie“ vor, die mit reaktivem Sauerstoff „beladen“ wird, den sie in tiefen Gewebeschichten freisetzt, und zielgerichtet Methicillin-resistente Staphylokokken angreift.

Bisher ging man davon aus, dass RNAs und Proteine im Rahmen zellulärer Abläufe nur kurzzeitig miteinander interagieren. Das stimmt so nicht, wie Forschende des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg entdeckten. Im Entwicklungszyklus von Bakterien-Viren werden bestimmte RNAs fest an Wirtsproteine „angeklebt“. Das Prinzip der RNAylierung könnte neue Wege für die Phagentherapie oder die Entwicklung von Medikamenten eröffnen.

Wenn Viren oder Bakterien die Atemwege besiedeln, versucht der Körper diese durch Abhusten von Schleim wieder loszuwerden. Diese natürliche Abwehrreaktion ist bei bestimmten Atemwegserkrankungen wie der Mukoviszidose oder COPD gestört. Ein Forscherkonsortium der Universität des Saarlandes und der Universität Gießen hat nun einen grundlegenden Mechanismus entdeckt, der erklärt, wie diese Immunreaktion überhaupt in Gang gesetzt wird. Dies kann helfen, wirksamere Therapien zu entwickeln. Die Studie wurde in dem renommierten Fachmagazin „Science Advances“ veröffentlicht.

Stickstoff, vor allem in Form von anorganischem Nitrit und Nitrat, ist eine der größten stofflichen Belastungen in Süßgewässern und menschlichen Abwässern. Forscherinnen und Forscher des chinesischen Ministeriums für Natürliche Ressourcen in Xiamen und des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) haben eine natürliche Pilz-Bakterien-Kombination identifiziert, die Nitrat besonders effizient und konstant verstoffwechselt. Dies könnte für die Weiterentwicklung der Biotechnologie in der Wasseraufbereitung entscheidend sein und ist ein weiterer Beleg für die wichtige Rolle von Pilzen in aquatischen Ökosystemen.

Basierend auf Bakteriophagen – Viren, welche Bakterien befallen – entwickeln ETH-​Forschende einen neuen Schnelltest, um die Erreger von Harnwegsinfektionen schnell und präzise zu identifizieren. Dies erlaubt es, ein passendes Antibiotikum zielgerichtet einzusetzen. Ausserdem haben die Forscher die Phagen genetisch modifiziert, um die krankheitserregenden Bakterien effizienter zu zerstören.

Eine funktionierende Symbiose zum beiderseitigen Vorteil kann sehr fragil sein, das zeigt eine neue Studie zum Zusammenleben von Bakterien und Pilzen. Forschende des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) in Jena fanden heraus, dass die Bakterienart Mycetohabitans rhizoxinica nur dann unbehelligt in den Hyphen des Pilzes Rhizopus microsporus lebt, wenn sie ein bestimmtes Protein produziert.

Bakterien der Gattung Streptomyces produzieren chemische Stoffe, als Arginoketide bezeichnet, auf die viele andere Mikroorganismen reagieren: Bakterien bilden daraufhin Biofilme, Algen schließen sich zu Aggregaten zusammen und Pilze bilden gleichfalls Signal-Stoffe, die sie sonst nicht produzieren und die auf weitere Organismen wirken. Das zeigt eine Studie von Forschenden des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI), für die sie verschiedene Streptomyces-Arten, die von ihnen gebildeten Arginoketide und deren Einfluss auf andere Boden-Mikroorganismen erforschten.

Infektionen zählen zu den häufigsten Komplikationen während eines Spitalaufenthaltes. Forschende der Universität Basel haben nun aufgeklärt, warum ein gefährlicher Spitalkeim so schwer zu bekämpfen ist. Er fährt eine zweigleisige Strategie: Einige Bakterien setzen sich auf Gewebeoberflächen fest, andere breiten sich im Körper aus. Die Studie liefert wichtige Einblicke in das Infektionsgeschehen und damit zur Bekämpfung des Erregers.

Im Jahr 2050 könnte die Zahl der Menschen, die an den Folgen einer Infektion mit Antibiotika-resistenten Bakterien sterben, laut Prognosen der WHO auf zehn Millionen ansteigen. Für gezielte Therapien und zur Verhinderung der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen ist die schnelle und genaue Diagnose der Resistenzen wesentlich. Ein neuer von DZIF-Forschenden in Kooperation mit der Firma Coris BioConcept entwickelter Schnelltest ermöglicht es nun, über 95 Prozent der Carbapenem-Resistenzen in Patient:innen zu detektieren, die mit dem weitverbreiteten pathogenen Bakterium Acinetobacter baumannii infiziert sind.

Welche Bakterien im Darm vorhanden sind, gibt Aufschluss darüber, wie groß die Mengen von Pilzen der potentiell krankmachenden Gattung Candida sind. Darunter sind überraschenderweise auch Milchsäurebakterien, die für ihre schützende Wirkung vor Pilzinfektionen bekannt sind. Die Ergebnisse der Forschenden des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) und ihrer Kooperationspartner aus Dänemark und Ungarn fügen einen weiteren Puzzlestein zum Verständnis des menschlichen Darmmikrobioms hinzu.

Ein Team um die LMU-Chemikerin Lena Daumann hat erstmals nachgewiesen, dass Bakterien bestimmte radioaktive Elemente nutzen können, um ihren Stoffwechsel aufrecht zu erhalten.

Colistin ist ein wichtiges Reserveantibiotikum für die Behandlung von Infektionen durch extrem multiresistente gramnegative Bakterien. Die weltweite Ausbreitung des mobilen Colistin-Resistenzgens mcr-1 in vielen Bakterienarten und verschiedenen Umgebungen – u.a. in Lebensmitteln, Tieren und Menschen – stellt eine erhebliche Bedrohung der öffentlichen Gesundheit dar. Die Funktionsweise und der Erfolg von mcr-1 als Resistenzfaktor sind jedoch nicht vollständig geklärt. Eine Studie unter der Leitung von Forschenden des DZIF liefert nun Antworten darauf, wie der Erwerb von mcr-1 den Bakterien zugutekommt und untersucht einen Ansatz zur Beseitigung von mcr-1 und seiner Übertragungsvektoren.

Auf der Grundlage Zehntausende Jahre alter, zerstückelter DNA haben Wissenschaftler*innen das Genom einer Gruppe von bisher unbekannten Bakterien rekonstruiert und ein prähistorisches Molekül wiederhergestellt. Für dieses nun in Science veröffentlichte Ergebnis haben sich Forschende verschiedenster Fachbereiche – von Archäologie über Bioinformatik bis Chemie – zusammengeschlossen: Mit den dafür entwickelten bioinformatischen Methoden wollen sie nach neuen Wirkstoffen suchen.

Einzellige Algen und Bakterien im Meer leben in einer komplexen Wechselbeziehung, über die bislang wenig bekannt ist. Eine neue Studie zeigt, dass die Oberfläche von Kieselalgen einen erstaunlich vielfältigen Lebensraum für Bakterien darstellt. Ein Team der Universität Oldenburg hat die Vorlieben verschiedener Bakterien mit fluoreszierenden Farbstoffen nun erstmals sichtbar gemacht. Da Kieselalgen große Mengen Kohlenstoff binden und die Basis der Nahrungsnetze im Meer bilden, hat ihr Verhältnis zu Bakterien eine fundamentale Bedeutung für das Klima und die Ökologie der Meere.

Forschende des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam natürliche chemische Strategien identifiziert, die Bakterien nutzen, um Konkurrenten fernzuhalten und sich erfolgreich auf Pflanzen zu vermehren. Die Studie wurde jetzt in der Zeitschrift PNAS veröffentlicht.

Gemeinsame Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie und der Technischen Universität Berlin

Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und der Technischen Universität Berlin rekonstruierte längst ausgestorbene Proteine eines UV-Schutzsystems von Cyanobakterien. Das überraschende Ergebnis: die Proteine passten bereits perfekt zueinander, als sie aufeinandertrafen. Diese Entdeckung erweitert die bisherigen Kenntnisse zu den Spielregeln der Evolution.