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 Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische Universität München

nachricht Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen
22.05.2018 | Universität Basel

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: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Im Focus: LZH showcases laser material processing of tomorrow at the LASYS 2018

At the LASYS 2018, from June 5th to 7th, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) will be showcasing processes for the laser material processing of tomorrow in hall 4 at stand 4E75. With blown bomb shells the LZH will present first results of a research project on civil security.

At this year's LASYS, the LZH will exhibit light-based processes such as cutting, welding, ablation and structuring as well as additive manufacturing for...

Im Focus: Kosmische Ravioli und Spätzle

Die inneren Monde des Saturns sehen aus wie riesige Ravioli und Spätzle. Das enthüllten Bilder der Raumsonde Cassini. Nun konnten Forscher der Universität Bern erstmals zeigen, wie diese Monde entstanden sind. Die eigenartigen Formen sind eine natürliche Folge von Zusammenstössen zwischen kleinen Monden ähnlicher Grösse, wie Computersimulationen demonstrieren.

Als Martin Rubin, Astrophysiker an der Universität Bern, die Bilder der Saturnmonde Pan und Atlas im Internet sah, war er verblüfft. Die Nahaufnahmen der...

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskopie der Zukunft

22.05.2018 | Medizintechnik

Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics