Bakterien können von Natur aus resistent gegenüber bestimmten Antibiotika sein. Um eine Infektion gezielt zu behandeln, ist es deshalb wichtig zu wissen, mit welchem Erreger man es zu tun hat. Aber auch ursprünglich nicht resistente Bakterien können resistent werden – entweder durch eine zufällige Mutation im Bakterien-Genom, wie sie natürlicherweise stattfinden kann, oder durch Übertragung. Bakterien sind in der Lage, genetische Information – zum Beispiel ein Resistenz-Gen – von anderen Bakterien zu übernehmen. Antibiotika können Resistenzen nicht verursachen, sondern sie töten alle Bakterien ohne Resistenz-Gene ab. Den nur in kleiner Anzahl vorhandenen resistenten Keimen stehen dann der gesamte Lebensraum und alle Ressourcen zur Verfügung, das heißt sie können sich enorm vermehren. Antibiotika selektieren also die wenigen resistenten Mikroben heraus und ermöglichen ihnen, überhand zu nehmen.
Antibiotika wirken auf unterschiedliche Weise: Viele Mittel töten die Keime ab, indem sie den Aufbau der bakteriellen Zellwand stören. Zu ihnen gehört das bekannte Penicillin. Andere Antibiotika beeinflussen die Herstellung von Proteinen in der Bakterienzelle. Die defekten Proteine werden in die Zellmembran eingebaut, was zur Zerstörung des Erregers führt. Eine weitere Gruppe von Antibiotika wirkt direkt an der bakteriellen DNA und hemmt beispielsweise deren Vermehrung. Resistenz-Gene verleihen Bakterien unterschiedliche Mechanismen, um der Bedrohung durch Antibiotika zu entgehen: Einige resistente Keime bilden Enzyme, die die Antibiotika-Moleküle spalten – und damit unwirksam machen –, sobald sie in die Bakterienzelle gelangen. Andere Bakterien verfügen über eine Pumpe in der Zellmembran, die das eingedrungene Antibiotikum wieder aus der Zelle hinauspumpt, sodass sich keine tödlichen Konzentrationen bilden können. Bei wieder anderen Bakterien ist die Zellwand so verändert, dass die Antibiotika-Moleküle nicht mehr andocken können.
