Das glaube ich nicht
Mit wirbelnden Geißeln vorwärts: Manche Bakterien-Arten machen sich bekanntlich durch Propeller-artige Anhängsel mobil – so auch die berühmte Labor-Mikrobe Escherichia coli. Durch Bewegungen der haarartigen Strukturen auf der Zelloberfläche kann eine Bakterie ungünstigen Bedingungen entkommen oder den Spuren interessanter Ziele folgen. Gute Bewegungsfähigkeiten in zähen Flüssigkeiten sind dabei ausgesprochen sinnvoll, denn die Welt von E. coli ist in der Regel schleimig: Freundliche Stämme dieser Mikroben sind beispielsweise Teil der gesunden Darmflora des Menschen, es gibt allerdings auch krankheitserregende Versionen. Dass sich E. coli in zähen Medien sogar besser fortbewegen kann als in wässrigen, ist bereits seit den 1970er Jahren bekannt – warum blieb bisher allerdings unklar. Dieser Frage haben sich nun Forscher der University of Pennsylvania in Philadelphia gewidmet.
Winzigen Schwimmern auf der Spur
“Im Gegensatz zu früher können wir nun die Materialeigenschaften von Flüssigkeiten genauer charakterisieren”, erklärt Alison Patteson. “Das ermöglicht es uns, Änderungen dieser Eigenschaften mit den Änderungen des Schwimmverhaltens der Bakterien in systematischer Weise zu verbinden – wir bekommen molekulare Einsichten in die Abläufe.” Durch moderne Mikroskopiertechniken konnten die Forscher zudem einzelne Bakterien bei ihrer Reise verfolgen und auch die Interaktionen mit Polymermolekülen erfassen. Diese Substanzen sind für die Viskosität des Mediums verantwortlich – je nach Menge wird die Flüssigkeit mehr oder weniger zähflüssig.
Es zeigte sich: In eher wässrigem Medium wuseln die einzelnen Geißeln der Bakterien wilder, wodurch eine weniger gerichtete Bewegung der Gesamtheit der Antriebsorgane entsteht. Dadurch bewegt sich das Bakterium taumelnd vorwärts und vollführt Zickzackkurse. “In viskosen Flüssigkeiten ist ihre Bewegung hingegen ballistisch, wie eine Gewehrkugel,” beschreibt Coautor Paulo Arratia. “Sie schwimmen geradeaus und drehen sich kaum, so dass sie schnell vorwärts kommen”. Die Grundlage dieses Effekts bilden die Polymere in den viskosen Flüssigkeiten, wurde bei den Untersuchungen deutlich. Die Moleküle geben den Geißeln gleichsam Halt, wodurch sich die Effizienz der Schwimmbewegungen erhöht.
Medizinische Bedeutung
Den Forschern zufolge geht die Bedeutung ihrer Ergebnisse durchaus über die Klärung eines biologischen Rätsels hinaus: Wissen über die Fortbewegungsmechanismen von Mikroben kann für die medizinische Forschung wichtig sein, denn was für harmlose E. coli Bakterien gilt, gilt vermutlich auch für ihre gesundheitsgefährdenden Verwandten. “Faktoren, wie wir sie festgestellt haben, können bei der Frage wichtig sein, wie schnell sich Bakterien ausbreiten”, sagt Arratia.
