Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bakterien sind lernfähig

09.05.2008
Keime passen sich über mehrere Generationen an Umwelteinflüsse an

Bestimmte Bakterienarten sind offenbar lernfähig. Das haben Wissenschaftler um Saeed Tavazoie an der University of Princeton herausgefunden. Bakterienstämme wie die des Escherichia coli können sich den Forschern zufolge über einen längeren Zeitraum hinweg an Veränderungen in ihrer unmittelbaren Lebensumwelt anpassen. Auch einige andere Stämme verfügten über diese Fähigkeit, die die betreffenden Organismen gegenüber anderen Bakterien bevorteilen könnte.

Wenn E. coli-Bakterien in den menschlichen Körper gelangen, ändert sich sofort ihre Umgebungstemperatur. Wenn das Bakterium dann weiter in den Verdauungstrakt wandert, ändert sich auch der Sauerstoffgehalt. Die E. coli-Stämme seien in der Lage sich mittels Umstellung ihrer Stoffwechselprozesse diesen Veränderungen in ihrer unmittelbaren Lebensumwelt anzupassen. "So lange Menschen das Verhalten von Bakterien untersuchen, wurde angenommen, dass die Antwort auf Umweltreize nur als eine Aktions-Reaktions-Beziehung geschieht", erklärt Molekularbiologe Tavazoie.

Dieses Konzept, die Selbstregulierung, habe zwar lange Zeit das Forschungsfeld dominiert, aber die Anpassungsfähigkeit der Bakterien sei nicht ausschließlich darauf zurückzuführen. So könnten einige Bakterienstämme lernen auf Umweltveränderungen in einer komplexeren Art und Weise zu antworten als durch einfache Reaktion auf die gegebenen Bedingungen und vielleicht gar künftige Lebensbedingungen "vorausahnen".

... mehr zu:
»Organismus »Sauerstoffgehalt

Zunächst hatte das Forscherteam mittels Computersimulation modellhaft die Entwicklung der Bakterien dargestellt und geprüft, ob es für sie überhaupt möglich sei eine Art antizipatorisches Verhalten auszubilden. Im Labor untersuchten sie dann das wirkliche Lernverhalten von E. coli-Stämmen.

Dabei wurden die Bakterienkulturen schrittweise einer Temperaturerhöhung von 25 auf 37 Grad und im Folgenden einer Verringerung des Sauerstoffgehaltes bis zur kompletten Sauerstoffabstinenz ausgesetzt. Nach einigen Wochen und hunderten von Bakteriengenerationen hatten die Organismen "gelernt" sich im Vorfeld auf die abnehmende Sauerstoffkonzentration einzustellen, indem sie ihren Stoffwechsel unmittelbar nach der Temperaturerhöhung herunterfuhren.

"Dies ist der erste Beleg, dass Bakterien die Fähigkeit zu einer Art von assoziativem Lernen haben", fügt Tavazoie hinzu. Dennoch sei natürlich nicht daran zu denken, dass einzellige Organismen auf die gleiche Weise lernen könnten wie Hunde oder Menschen. Das assoziative Lernen bei Menschen und Tiere erfolge im Verlauf eines Lebens und beruhe auf der Stärkung der Zellverbindungen im Gehirn.

"Die Lernprozesse, die wir bei den Bakterien, beobachten konnten, finden aber über einen entwicklungsmäßig sehr langen Zeitraum statt", sagt Tavazoie. Zudem veränderte sich beim bakteriellen Lernen das Zusammenwirken zwischen den verschiedenen Genen und Proteinen. Die neuen Erkenntnisse könnten Auswirkungen darauf haben, wie mit bakteriellen Infektionen und Medikamentenresistenz umgegangen wird, hofft Tavazoie. Wenn man das Verhalten der Bakterien vorwegnehmen könnte, ließen sich zudem industrielle Prozesse wie etwas das Brauen optimieren.

Claudia Misch | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.princeton.edu

Weitere Berichte zu: Organismus Sauerstoffgehalt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie