Mikrobielle Kooperation: Wie Umweltstress zur Selbstversorgung führt

Eine Studie zeigt, dass Umweltstress dazu führen kann, dass kooperierende Mikroorganismen selbstständig werden. Forscher der Universität Málaga und internationale Mitarbeiter untersuchten die mikrobielle Evolution unter extremen Bedingungen. Die in 'Nature Communications' veröffentlichten Ergebnisse unterstreichen die Fragilität der mikrobiellen Kooperation angesichts von Umweltveränderungen. Ignacio J. Melero-Jiménez von der Universität Málaga arbeitete mit einem internationalen Team zusammen. Sie verwendeten ein experimentelles System, das eine kooperative mikrobielle Gemeinschaft nachbildet. Die Studie zeigte, dass die häufigste evolutionäre Lösung für voneinander abhängige Organismen, die mit extremen Umweltveränderungen konfrontiert sind, darin bestehen könnte, selbstständig zu werden. Die Forschung konzentrierte sich auf die 'evolutionäre Rettung', eine schnelle genetische Anpassung, die es Organismen ermöglicht, in kritischen Situationen dem Aussterben zu entgehen. Das Team verwendete gentechnisch veränderte Escherichia coli [E. coli]-Bakterien, wobei jeder Stamm für sein Überleben vom anderen abhängig war. Bei Stress brachen die Bakterien ihre Kooperation ab, um zu überleben, eine überraschende evolutionäre Lösung. "Wir haben diese Gemeinschaften verschiedenen Bedingungen von tödlichem Stress ausgesetzt und ihr Wachstum über mehrere Generationen hinweg beobachtet", sagte der Wissenschaftler der UMA [Universität Málaga]. Die Studie ergab, dass die gegenseitige Abhängigkeit Bakterien anfälliger für Stress machte. Selbstversorgende Bakterien hatten eine höhere Überlebenschance, was darauf hindeutet, dass Kooperation unter ungünstigen Bedingungen ein Nachteil sein kann. Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf die Biotechnologie und die mikrobielle Ökologie. Das Verständnis, wie mikrobielle Gemeinschaften auf Stress reagieren, kann helfen, die Stabilität von Mikrobiomen in verschiedenen Umgebungen vorherzusagen. Dazu gehören der menschliche Darm, landwirtschaftliche Böden und industrielle Bioreaktoren, insbesondere angesichts des Klimawandels und der Umweltverschmutzung.