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Von Gleich zu Ungleich – DFG-Schwerpunktprogramm geht der Individualität von Bakterien nach

19.04.2011
Bakterien einer Population sind genetisch identisch und haben auch denselben Phänotyp. Sie zeigen also dieselben Eigenschaften und uniformes Verhalten.

So galt es lange Zeit. Mittlerweile kommen Biowissenschaftler immer mehr zu der Überzeugung, dass dieser strikte Gleichheitsgrundsatz überholt ist und Mikroorganismen einer Kolonie sehr heterogene Formen haben können, dass sie sogar rudimentäre Formen von Individualität und Sozialverhalten zeigen: Sie kommunizieren miteinander, sie kooperieren und sie entwickeln eigene Strategien.

Jetzt wollen Biologen, Physiker, Chemiker und Mathematiker in einem Schwerpunktprogramm gemeinsam diese bislang weitgehend unbekannte Seite von Bakterien-Populationen beleuchten. Das Programm, das die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) mit 5,8 Millionen Euro zunächst für drei Jahre finanziert, wird von der LMU-Professorin Kirsten Jung (Lehrstuhl für Mikrobiologie) koordiniert.

Besonders gut beobachten, so Kirsten Jung, ließen sich die heterogenen Ausprägungen beispielsweise in sogenannten Biofilmen, die aus Massen von Mikroorganismen bestehen und Oberflächen gleichsam überziehen. Solche Filme können viele Spezies weitverbreiteter Gattungen wie Bacillus, Pseudomonas, Salmonella und Escherichia bilden. In diesen Gemeinschaften können sich die Bakterien einer Population in einer ganzen Reihe von Merkmalen wie Stoffwechsel-Aktivitäten, Antibiotika-Toleranz oder Sporenbildung unterscheiden, sodass regelrechte Formen von Arbeitsteiligkeit entstehen. Überhaupt, argumentiert Jung, müssten derlei Phänomene den Mikroorganismen im Laufe der Evolution Vorteile gebracht haben, sonst ließen sie sich heute kaum mehr finden.

Beobachten lasse sich die Heterogenität im Phänotyp meist in Übergangsstadien, beispielsweise während der Invasion von Wirtszellen in höheren Organismen.

Was aber sind die Faktoren innerhalb und außerhalb der Bakterienzellen, die zur Ausprägung solch unterschiedlicher Eigenschaften führen? Welche molekularen Schalter lassen unterschiedliche Verhaltensweisen zum Zuge kommen? Und welche Design-Prinzipien stehen hinter den Formen der Individualität bei Bakterien? Solche Fragen wollen rund 25 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen in dem neuen Schwerpunktprogramm „Phänotypische Heterogenität und Soziobiologie bakterieller Populationen“ untersuchen. Die Antworten darauf können nicht nur helfen, zu verstehen, wie Kommunikation und Arbeitsteilung unter Bakterien funktioniert und wie Mikroorganismen unterschiedliche Überlebensstrategien steuern. Die Erkenntnisse haben auch ganz praktische Bedeutung, beispielsweise bei der Entwicklung neuer Strategien gegen Biofilme, bei der biotechnologischen Prozesssteuerung und bei der Aufklärung von Antibiotika-Resistenzen.

In dem Programm ist die Zusammenarbeit nicht nur von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der LMU geplant, sondern auch die intensive Kooperation mit Expertinnen und Experten anderer deutscher Universitäten, der Max-Planck-Gesellschaft und der Helmholtz-Gemeinschaft. Darüber hinaus bietet ein DFG-Schwerpunktprogramm besonders gute Fördermöglichkeiten für den wissenschaftlichen Nachwuchs, beispielsweise mit Workshops, Sommerschulen und einer Anschubfinanzierung für Postdoc-Projekte. (math)

Ansprechpartnerin:
Prof. Dr. Kirsten Jung
Department Biologie I
Lehrstuhl für Mikrobiologie
Tel.: 089 / 2180 – 74500
E-Mail: jung@lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

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