Eigentlich sind wir niemals allein: Der menschliche Körper ist die Heimat einer kunterbunten Gesellschaft aus Mikroorganismen, die zahlreiche innere und äußere Strukturen bewohnen. Einige fördern unsere Gesundheit, manche sind harmlose Untermieter, andere können bei Störungen des Systems aber auch Krankheiten hervorrufen. Eine dieser mikrobiellen Lebenswelten floriert dabei auf unseren Zähnen: Bei dem berühmt-berüchtigten Zahnbelag handelt es sich um einen sogenannten Biofilm, der von Bakterien aufgebaut wird und in dem zahlreiche Arten gemeinsam hausen. Einige können dabei direkt zu zahnmedizinischen Problemen führen. Andere sind aber auch nur an dem strukturellen Aufbau der schleimigen Beläge beteiligt, deren Wachstum sich durch regelmäßiges Zähneputzen zumindest eindämmen lässt.
„Architekten“ des Zahnbelags im Visier
Ein solche gerüstbildende Mikrobe des Zahnbelags stand nun im Fokus eines US-amerikanischen Forschungsteams: Corynebacterium matruchotii. „Riffe haben Korallen, Wälder haben Bäume, und der Zahnbelag in unserem Mund hat Corynebacterien“, sagt Co-Autorin Jessica Mark Welch vom Forsyth Institute der American Dental Association in Cambridge. „Denn ihre Zellen bilden dort verzweigte Strukturen und damit ein Gerüst, das wiederum den Lebensraum für viele andere Bakterienarten um sie herum bietet“, erklärt die Wissenschaftlerin.
Bisher ist aber unklar geblieben, auf welchen Entwicklungsprozessen die Ausbildung dieser filamentösen Strukturen basiert. Um neue Einblicke in die Biologie von Corynebacterium matruchotii zu erhalten, haben die Forschenden mittels Zeitraffer-Mikroskopie genau erfasst, auf welche Weise diese fadenförmigen Organismen wachsen. Durch mikrobiologische Markierungstechniken konnten sie außerdem die Abläufe in den Zellen beleuchten, die den Entwicklungsprozessen zugrundeliegen. Wie das Team berichtet, dokumentierten ihre Untersuchungen dabei zunächst: Die Zellen von Corynebacterium matruchotii verlängern sich durch die intensive Ausdehnung ihrer Spitzen. Dadurch verwandeln sich die Zellen schnell in lange Filamente – und zwar mehr als fünfmal so schnell wie es bisher von anderen eng verwandten Bakterienarten bekannt ist.
Multiple Aufspaltung
Noch überraschender war allerdings, was die Forschenden über das Vermehrungskonzept dieser Mikroben herausfanden: Während sich andere Bakterien normalerweise nur durch eine Zweiteilung vermehren, spalteten sich die filamentösen Zellen von Corynebacterium matruchotii gleich in viele Tochterzellen auf. Es bilden sich in der gedehnten Einheit dabei zunächst Trennwände, sogenannte Septen, verdeutlichten die mikrobiologischen Analysen. Danach zerfällt die Zelle an diesen Elementen in drei bis 14 Tochterzellen – je nach Länge des Mutter-Filaments. Die neuen Einheiten entwickeln sich dann ebenfalls zu den langen Fäden, teilen sich und so weiter. Dadurch entsteht letztlich die für Corynebacterium matruchotii typische Busch-Struktur der Kolonien. Diese multiple Art der Zellteilung wurde bisher nur sehr selten und nicht in dieser ausgeprägten Form dokumentiert, sagen die Forschenden.
