Zuletzt aktualisiert am 25. November 2022 um 15:39
Mehrere Bakterien bilden gemeinsam ein Lasso
Wildnis. Ökosystem. Raubtier: Diese Worte lassen an einen Dschungel denken mit Riesenkatzen oder an ein Wolfsrudel in der Weite Sibiriens. Nur wenige Menschen verbinden diese Begriffe mit dem Blick in ein Mikroskop. Tatsächlich ähnelt die unsichtbare Welt jedoch einer ungezähmten Wildnis.
Sogar auf der Ebene einzelner Zellen lauern Raubtiere. Auch hier gilt das Gesetz der Natur: Fressen oder gefressen werden. Überraschend ist jedoch die enorme Komplexität des bakteriellen Verhaltens. Tatsächlich gibt es sogar Bakterien, die in Rudeln auf Beutejagd gehen. Zu diesen winzig kleinen Jägern gehört das Bakterium Myxococcus xanthus, das im Erdboden lebt.
Wenn Nahrung knapp ist und keine Beute in Sicht, gehen einzelne M. xanthus-Bakterien entweder in einen vegetativen Zustand über oder sie verbinden sich zu sogenannten Fruchtkörpern. Diese Fruchtkörper bilden Sporen, die rauen Bedingungen standhalten und das Überleben sichern, bis sich die Zeiten bessern. Wenn Beute verfügbar ist, beginnt das Bakterium wieder mit der Jagd. Dann versammeln sich die Myxococcen zu Schwärmen, die als Wolfsrudel bekannt sind.
Diese Wolfsrudel auf der Ebene der Bakterien haben eine interessante Fähigkeit: Sie brauchen keine typischen Antriebsstrukturen wie Geißeln, um sich fortzubewegen. Stattdessen können sie etwas verwenden, das als Gleitmotilität oder A-Motilität bekannt ist. Diese Art der Bewegung ermöglicht es einzelnen M. xanthus, über Oberflächen zu gleiten. Dabei werden sie seitlich von einer Art „Motilitätsmotor“ angetrieben.
Die Jagdrudel können auch soziale Motilität oder S-Motilität verwenden. In diesem Fall verklumpen zuerst mehrere Bakterien. Dann dehnen sie sich und ziehen polare Typ-IV-Pili aus. Ein Pilus ist ein fadenförmiges Anhängsel von Zellen, das sich außerhalb der Zelle befindet. Es gibt verschiedene Arten von Pili, die sich in ihrer Länge und ihrer Funktion unterscheiden. Den Typ-IV-Pilus können wir uns als eine Art Lasso auf der Basis von Proteinen vorstellen.
Gemeinsam sorgen beide Arten der Bewegung dafür, möglicher Beute zu begegnen und diese einzufangen. Wenn das geschieht, setzt M. xanthus Verdauungsenzyme frei. Sie greifen die Nahrung an und spalten sie auf. Die Beute wird lebend verdaut.
Die molekularen Tricks von M. xanthus und die relative Bedeutung der verschiedenen Motilitätstypen war bisher unbekannt. Jetzt hat eine neue Studie französischer Wissenschaftler diesen wichtigen Trick der Bakterien-Rudeljäger enthüllt.
Die Forscher entwickelten Stämme von M. xanthus so, dass sie nur jeweils eine der beiden Motilitätstypen ausführen konnten. Ein Stamm war also zur A-Motilität fähig, aber nicht zur S-Motilität. Bei der zweiten Sorte wurde das Gegenteil erzielt, sie konnten sich mit S-Motilität fortbewegen. Dann wurden diese bakteriellen Raubtiere in eine Petrischale mit E. coli eingebracht, ein wahres Buffet für die Rudeljäger.
Der zur A-Motilität fähige M. xanthus hatte kein Problem damit, seinen Teller zu füllen; der Stamm, der sich nur durch die S-Motilität bewegen konnte, ging mit leeren Händen und mit leerem Bauch nach Hause. Das beweist: Die A-Motilität ist also entscheidend für den Beutefang.
Als nächstes untersuchten die Wissenschaftler die Details der Jagd und stellten fest, dass M. xanthus bei Kontakt tötet. Es stellte sich heraus, dass die Pili vom Typ IV dafür von entscheidender Bedeutung sind. Anstatt sie nur zu nutzen, um sich mit der S-Motilität voranzutreiben, kann M. xanthus diese Protein-Lassos tatsächlich verwenden, um die Beute einzufangen.
Dieses Lasso aus Proteinen ist einzigartig. Es ähnelt stark einem Tad Pilus. Bakterien verwenden diesen Typ von Pilus, um in Biofilmen zusammenzukleben. Aber im Gegensatz zu einem normalen Tad Pilus verwendet M. xanthus Kil-Proteine (richtig geschrieben mit einem l), um die Spitze seines Lassos zu bauen. Diese Proteine zerstören die Zellmembran ihrer Beutetiere. Ein in Säure getauchtes Lasso: Damit jagen diese bakteriellen Wolfsrudel.
Quelle:
Seef S, Herrou J, de Boissier P, My L, Brasseur G, Robert D, Jain R, Mercier R, Cascales E, Habermann BH, Mignot T. A Tad-like apparatus is required for contact-dependent prey killing in predatory social bacteria. Elife. 2021 Sep 10;10:e72409. doi: 10.7554/eLife.72409. PMID: 34505573; PMCID: PMC8460266. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34505573/)
