Übereinstimmung zwischen Experiment (Bakterienkolonie und Aminosäure-messungen mit Hilfe bildgebender Massenspektrometrie, links) und Computermodell (rechts): Kooperierende Bakterien sind rot dargestellt, nicht kooperierende Bakterien grün. Die opportunistischen Bakterien können lediglich am Rand von kooperierenden Bakterienkolonien existieren. In den kleinen Fenstern sind die Ergebnisse der Aminosäuremessungen zu sehen, deren Konzentrationen in der Umgebung kooperativer Bakterien hoch ist (oben). Im Umfeld opportunistischer Bakterien hingegen sind Aminosäuren nicht nachweisbar (unten). [weniger]
Bakterien, die sich gegenseitig ernähren, können ihre Partnerschaft auf zweidimensionalen Oberflächen festigen und nicht-kooperative Bakterien vom Nahrungszugang ausschließen. In natürlichen Mikrobengemeinschaften tauschen verschiedene Bakterienarten häufig Nährstoffe miteinander aus. Dabei geben Bakterien Verbindungen wie Aminosäuren oder Vitamine in ihre Umgebung ab und füttern damit andere Bakterienzellen. Dadurch verbrauchen sie zwar Ressourcen, profitieren aber im Gegenzug von den Nährstoffen, die ihnen ihre bakteriellen Partner zur Verfügung stellen. Man spricht daher von einem kooperativen Stoffaustausch. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie und der Friedrich-Schiller-Universität in Jena konnten jetzt zeigen, dass Bakterien, die selbst nicht in die Nährstoffproduktion investieren, auch nicht ohne weiteres in den Genuss der Vorteile dieses wechselseitigen Stoffaustausches kommen. Sie wiesen nach, dass zwei Bakterienarten, die in kooperativer Weise Aminosäuren austauschen, in räumlich strukturierten Umgebungen vor der Ausbeutung durch opportunistische, nicht-kooperierenden Bakterien sicher sind, weil diesen der Zugang zu den ausgetauschten Aminosäuren verwehrt wird.
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