Bakterien sind vor allem für eins bekannt: Sie teilen sich und teilen sich und teilen sich. Die ewige Jugend haben sie trotzdem nicht gepachtet, hat nun ein US-Forscherteam entdeckt: Wenn sich ein Bakterium teilt, scheinen die beiden entstehenden Tochterzellen nicht ganz identisch zu sein. Eine bekommt offenbar eine Art Verjüngungskur durch ein Übermaß an neuem, unverbrauchten Zellmaterial, während in der anderen vor allem die Zellbestandteile angehäuft werden, die bereits in der Mutterzelle durch Umwelteinflüsse und interne Prozesse beschädigt wurden. Die erste Zelle ist im übertragenen Sinn also jünger als ihre Mutterzelle und die zweite sogar ein bisschen älter. Unterm Strich ist diese Strategie für die Bakteriengemeinschaft jedoch von Vorteil: Sie erzeugt trotz ungeschlechtlicher Vermehrung ein gewisses Maß an Variation, die hilft, sich verschiedenen Umweltbedingungen anzupassen.
In der Vorstellung der meisten Wissenschaftler bleiben Bakterien ewig jung ? schließlich scheint sich jede Zelle immer wieder in zwei exakt gleiche Tochterzellen zu teilen. Doch auch die Mikroben sind Umwelteinflüssen ausgesetzt, die mit der Zeit der Zellmaschinerie zusetzen, beispielsweise, indem wichtige Proteine oxidiert und damit geschädigt werden. Wenn diese Schäden nicht reparabel sind, habe ein einzelliger Organismus genau zwei Möglichkeiten, erläutert Studienleiter Lin Chao von der University of California in San Diego: Er kann die kaputten Proteine entweder gleichmäßig auf beide Tochterzellen verteilen, oder aber die schadhaften Eiweiße der einen geben und die andere ausschließlich mit voll funktionsfähigen ausstatten.
Um herauszufinden, welche Alternative herkömmliche Darmkeime ? E. coli-Bakterien ? bevorzugen, entwickelte das Team eine aufwendige Computersimulation. Die Basis dafür waren die Daten aus zwei früheren Studien, eine aus dem Jahr 2005 und eine vom vergangenen Jahr, die eigentlich zu zwei unterschiedlichen Schlüssen gekommen waren: Bei der früheren deutete alles darauf hin, dass Bakterien tatsächlich altern, während die andere genau diese Möglichkeit auszuschließen schien. Die neue Analyse der Daten zeigte jetzt: Beide Interpretationen sind richtig, denn ein Teil der Mikroben altert ? und der andere nicht. Es muss also tatsächlich eine Asymmetrie während der Teilung entstehen, schließt das Team.
Das ließ sich sogar beobachten, entdeckten die Kalifornier: Sie filmten E. coli-Gemeinschaften über viele Hundert Generationen beim Teilen und konnten sehen, dass einige der würstchenförmigen Mikroben nach der Teilung schneller wuchsen als andere. Für die Forscher ist das ein klarer Hinweis auf die asymmetrische Teilungsvariante, bei der eine Tochterzelle nur die guten Proteine bekommt und die andere nur die schlechten.
Diese Strategie erscheint zwar auf den ersten Blick weniger sinnvoll als die Alternative. Als die Forscher jedoch weitere Simulationen auf dem Computer laufen ließen, kristallisierte sich heraus: Aus Sicht der Evolution ist die asymmetrische Teilung der symmetrischen immer überlegen. Man könne sich das am Beispiel von Investitionen klarmachen, sagt Chao: Wenn man eine Million Dollar zu einem Zinssatz von acht Prozent investiert, wird man im ersten Jahr genauso viel Rendite erhalten wie wenn man 500.000 Dollar mit sechs und 500.000 Dollar mit zehn Prozent anlegt. Ab dem zweiten Jahr beginnt sich jedoch ein Unterschied abzuzeichnen ? die geteilte Summe wirft dann bereits mehr ab, und dieser Zusatzgewinn wird mit der Zeit immer größer. Genau das machen auch die Bakterien, erläutert er. Wie genau sie dabei vorgehen, welches Transportsystem sie beispielsweise für die ungleiche Verteilung der Ressourcen nutzen, wollen die Forscher als nächstes untersuchen.
Camilla Rang (University of California, San Diego) et al.: Current Biology, doi: 10.1016/j.cub.2011.09.018 wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
