Bakterien bilden Perlenketten

Bakterien vergrößern ihre Oberfläche mit eleganten Fortsätzen und verbessern so ihre Nahrungsaufnahme

25. September 2019

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen haben erstmals Bakterien beobachtet, wie sie von der Zelloberfläche abstehende Perlenketten bilden. Mit diesen Ketten können die Mikroben Stoffe aus der Umgebung besser aufnehmen und speichern.

Elektronenmikroskopische Aufnahme einer langen Perlenkette an einem Flavobakterium. Bild vergrößern
Elektronenmikroskopische Aufnahme einer langen Perlenkette an einem Flavobakterium.

Bakterien haben keinen Mund. Sie essen, indem sie Stoffe aus ihrer Umwelt über die Zellwand aufnehmen. Dieser Aufnahme sind aber natürliche physikalische Grenzen gesetzt. Um diese Grenzen zu umgehen, vergrößern manche Bakterien ihre Zelloberfläche. Sie bilden beispielsweise schlauchartige Fortsätze oder kleine Bläschen. Eine Forschergruppe um Jens Harder vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen hat nun erstmals beobachtet, dass Bakterien zunächst Schläuche und anschließend Bläschen bilden.

„Wir haben uns mit einem in der Nordsee weit verbreiteten Flavobakterium beschäftigt“, so Harder. Diese Bakterien leben in einer nährstoffarmen Umgebung, die oligotroph genannt wird. Daher ist es für die Organismen von Vorteil, wenn sie ihre Zelloberfläche vergrößern und dadurch mehr Platz haben, um mit Enzymen auf der Oberfläche Zucker und andere Nahrung festzuhalten und aufzunehmen. „Bakterien, die dazu Bläschen oder Schläuche haben, hatte man schon beobachtet“, fährt Harder fort. „Die hier untersuchten Flavobakterien haben beides nacheinander: Zunächst konnten wir Schläuche sehen, anschließend regelrechte Perlenketten. Die Perlenbildung kommt wahrscheinlich von einer Verdrehung der Fettsäuremoleküle in der Zellwand.“

Ökologisch erfolgreiche Strategie

Die hier untersuchten Flavobakterien finden sich zahlreich in den sogenannten Bakterienblüten, die nach den alljährlichen Algen-Frühjahrsblüten in der Nordsee auftreten. Sie besitzen eine besondere Garnitur an Enzymen um Laminarin, den Zuckerspeicher der Algen, zu nutzen. Harder und seine Kollegen fütterten die Bakterien mit gefärbtem Laminarin, um zu prüfen, ob es einen Austausch zwischen den Perlenketten und der „Hauptzelle“ gibt. Und tatsächlich tauchte der Farbstoff auch in den Perlenketten auf. „Wir vermuten, dass Enzyme an der Oberfläche der Perlenketten den Laminarin-Zucker einfangen, festhalten und zerkleinern und sie anschließend an die Zelle liefern“, erklärt Harder. Es scheint sich zu lohnen. „Das massenhafte Auftreten der Flavobakterien nach Algenblüten zeigt deren ökologischen Erfolg.“

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