Bakterien benötigen Nährstoffe, um daraus zelluläre Bausteine wie Aminosäuren, Nukleotide und Fettsäuren herzustellen, die sie zum Überleben und Wachsen benötigen. In der Natur kommen die erforderlichen Substanzen allerdings je nach Umgebung nur in geringer Konzentration vor oder gebunden in Verbindungen, die nicht alle Bakterien aufspalten können. „Unter solchen Bedingungen könnte die Biomasse anderer Zellen als wertvolle Nährstoffquelle dienen“, schreibt ein Team um Astrid Stubbusch von der ETH Zürich. „Das Töten benachbarter Zellen würde Zugang zu diesen Nährstoffen ermöglichen.“
Mikrobielle Waffe
Bekannt war bereits, dass einige Bakterien im Laufe der Evolution Waffen entwickelt haben, mit denen sie andere Bakterien in ihrer Umgebung töten können. Dazu zählt unter anderem das Typ-VI-Sekretionssystem (T6SS) – eine winzige Nadel, mit der das angreifende Bakterium seinem Opfer Giftstoffe injiziert, die dessen Zellwand auflösen. Die T6SS-Bakterien selbst sind gegen die jeweiligen Toxine immun. „Diese kontaktabhängigen antagonistischen Systeme sind bei Bakterien weit verbreitet“, erklären Stubbusch und ihre Kollegen. „Ihre wichtigste ökologische Rolle besteht nach traditioneller Ansicht darin, Konkurrenten zu beseitigen. Ob die Bakterien jedoch die getöteten Zellen auch als Nahrung nutzen können, war bislang unklar.“
Um diese Frage zu klären, untersuchten Stubbusch und ihr Team zwei miteinander verwandte Arten von Meeresbakterien: die T6SS produzierenden Bakterien der Art Vibrio anguillarum sowie Bakterien der Art Vibrio cyclitrophicus, die diese Waffe nicht zur Verfügung haben. Stellten die Forschenden den Bakterien alle benötigten Nährstoffe zur Verfügung, vermehrten sie sich wie erwartet problemlos, egal, ob sie gemeinsam oder einzeln kultiviert wurden. Enthielt das Kulturmedium dagegen als einzige Kohlenstoffquelle Alginat – eine Verbindung, die V. cyclitrophicus abbauen kann, V. anguillarum jedoch nicht – konnte V. anguillarum nur wachsen, wenn es gemeinsam mit V. cyclitrophicus kultiviert wurde, nicht aber einzeln. Ähnliche Ergebnisse zeigten sich auch mit menschlichen Darmbakterien.
Nachbarn als Nahrung
Doch beruht dieses Wachstum wirklich darauf, dass die Bakterien andere töten und verzehren? Oder tauschen die beiden Arten einfach friedlich Nährstoffe miteinander aus? Um das herauszufinden, legten die Forschenden bei einigen der mutmaßlichen Angreifer das T6SS lahm und markierten zusätzlich die mutmaßlichen Opfer mit Deuterium. Und tatsächlich: Ohne T6SS und in Ermangelung einer nutzbaren Kohlenstoffquelle konnten die Angreifer-Bakterien nicht wachsen. Hatten sie dagegen ihre mikrobielle Waffe zur Verfügung, nahmen sie innerhalb weniger Stunden signifikante Mengen an Deuterium auf – ernährten sich also offenbar von zellulären Bausteinen ihrer Opfer.
