In Raumfahrt-Thrillern ist es ein beliebtes Motiv: Aus einem schwer beschädigten Raumschiff saust ein kleiner Transporter ins All und bringt den Filmhelden in Sicherheit. Ganz ähnlich machen es manche Bakterien, wie Experten jetzt herausgefunden haben. Sterbende Bakterien-WGs stoßen demnach Rettungskapseln ab – die Gemeinschaft geht zugrunde, aber einzelne Zellen überleben dadurch und können sich andernorts neu ansiedeln. Ähnliche Mechanismen seien bisher nur bei Meerestieren beobachtet worden, schreibt die Forschergruppe im Fachjournal Nature Microbiology.
Einem mit Nährstoffmangel oder anderen Bedrohungen konfrontierten Biofilm ermögliche dieses Vorgehen, für ein Überleben anderswo auf bewegliche Zellen zu setzen, erklären die Forschenden um Gürol Süel von der University of California in San Diego. „Der Biofilm spürt, dass er in Schwierigkeiten ist, und schießt Zellen wie eine Rettungskapsel aus der Gemeinschaft heraus“, wird Süel in einer Pressemitteilung zitiert. Sie schwömmen davon und könnten dann einen anderen Standort besiedeln.
Ablagerungen in Leitungen – und an Zähnen
Ein Biofilm ist eine an einer Oberfläche haftende Gemeinschaft von Mikroorganismen, die von einer selbstgebildeten Schleimschicht umgeben und geschützt ist. Solche mikroskopisch kleinen Ansammlungen kommen in aquatischen Umgebungen reichlich vor – zum Beispiel auf der glatten Oberfläche bei Felsen oder in den schleimigen Ablagerungen in Rohrleitungen.
Biofilme besiedeln auch Bereiche unseres Körpers: Der Karies und Parodontitis fördernde Zahnbelag ist ein klassischer Biofilm. An Herzklappen und in Nasennebenhöhlen können Biofilme schwere, anhaltende Entzündungen verursachen. Sie sind oft deutlich widerstandsfähiger als frei lebende Bakterien. Die schleimige Schicht aus Zuckern und Proteinen schützt die eingebetteten Mikroben vor dem Immunsystem und macht sie unempfindlicher gegen Antibiotika.
Das Team um Süel setzte hochauflösende Geräte ein, um Bilder von Bacillus-subtilis-Biofilmen auf Einzelzell-Ebene aufzunehmen. Mithilfe mathematischer Modellierungen bestimmte das Team die physikalischen Abläufe, die sehr wahrscheinlich hinter dem Ausstoßprozess stehen. Demnach kommen die notwendigen mechanischen Kräfte aus außerhalb der Zellen angereicherten Polymeren, Hydrogel genannt. Es könne das Tausendfache seines Gewichts an Wasser aufnehmen, sein Aufquellen drücke innere, bewegliche Zellen durch die äußeren Schichten ins Freie.
Ein so ausgelöster, kraftvoller Ausstoß sei bisher nur bei marinen Organismen wie Quallen beschrieben. Möglicherweise könnten die Erkenntnisse Ansätze dazu liefern, schädliche Biofilme über eine Überproduktion von Hydrogel gezielt aufzubrechen, ganz ohne den Einsatz von Antibiotika oder Chemikalien, hoffen die Forschenden.
