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Umwelt+Natur

Lebendige Minirechner

Amerikanische Forscher haben Bakterien dazu gebracht, sich wie kleine lebende Computer zu verhalten. Die Mikroben können miteinander kommunizieren und auf Befehl farbcodierte Muster hervorbringen. Mithilfe dieser programmierbaren Bakterien könnten künftig beispielsweise Chemikalien aufgespürt oder neue Gewebe konstruiert werden.

Die Wissenschaftler verwendeten für ihre Experimente die natürlicherweise im Darm vorkommende Bakterienart Escherichia coli. Sie brachten die Bakterien durch gentechnische Veränderungen dazu, als Antwort auf ein Signal anderer E. coli-Bakterien Fluoreszenzlicht auszusenden. Je nachdem wie hoch die Konzentration des chemischen Signalstoffs war, leuchteten die Bakterien unterschiedlich: Bei einer hohen Konzentration des Signalstoffs sandten sie grünes Licht aus, bei einer niedrigen Konzentration rotes.

In ihrem Experiment konnten die Forscher beobachten, wie sich ein anfänglich zufällig ausgebreiteter Bakterienrasen bullaugenförmig um eine Senderkolonie gruppiert: Entsprechend des Konzentrationsgefälles des Signalstoffs leuchteten die außen liegenden Bakterien rot und die innen liegenden grün. Je nach Anordnung der den Signalstoff aussendenden Bakterien bildeten die fluoreszierenden Mikroben auch Formen ähnlich einem Herz oder einem Kleeblatt.

Die Anordnung der Bakterien in solchen definierten Formen ist ein wichtiger Schritt für die Forscher, die künftig Bakterien dazu bringen wollen, Antennen oder Botenstoffe an für den Menschen unzugänglichen Orten zu produzieren. Programmierte Zellen könnten laut den Forschern auch dazu verwendet werden, die Reparatur oder Konstruktion von Geweben zu kontrollieren. Dazu könnten sie Stammzellen zu denjenigen Orten führen, an denen sie für das Wachstum neuer Nerven- oder Knochenzellen gebraucht werden. Zur Zeit entwerfen die Forscher ein Computermodell, mit dem sie berechnen können, wie stark kleine Veränderungen das Verhalten eines Organismus beeinflussen können. Die Wissenschaftler hoffen, auch größere Zellen künftig dazu bringen zu können, ein bestimmtes Verhalten zu zeigen.

Subhayu Basu ( Princeton-Universität, New Jersey) et al.: Nature, Bd. 434, S. 1130

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ddp/wissenschaft.de ? Katharina Schöbi
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