Bakterien setzen bei ihrer Zukunftsplanung nicht alles auf eine Karte, haben Forscher gezeigt: Verändert sich die Umgebung immer wieder sehr abrupt, geben die Mikroben den Versuch auf, sich ständig neu daran anzupassen. Stattdessen entwickeln sie schon vorsorglich mehrere Nachwuchsvarianten, die zwar genetisch identisch sind, ihre Gene aber unterschiedlich nutzen und damit auch ein unterschiedliches Erscheinungsbild haben. So erhöhen sie die Wahrscheinlichkeit, dass zumindest eine dieser Varianten gut für die neuen Bedingungen gerüstet ist und überlebt. Lange brauchen die Mikroorganismen dafür nicht: Im Labor fand die Umstellung schon nach lediglich neun Generationen statt, berichten Christian Kost vom Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena und seine Kollegen.
Verändert sich die Umwelt, können Organismen auf Dauer nur überleben, wenn sie sich genetisch anpassen. Probleme gibt es jedoch, wenn diese Veränderung sehr schnell oder sehr plötzlich eintritt: Dann bleibt vielen Lebewesen nicht die Zeit für eine Anpassung und sie sterben aus. Für solche Fälle gibt es offenbar noch eine alternative Strategie, legen die neuen Ergebnisse nahe: eine Art vorsorgliche Risikoabsicherung, auch Bet-Hedging genannt.
Dazu hatten die Forscher Bakterien vom Typ Pseudomonas fluorescens im Labor wachsen lassen und dabei deren Entwicklung beobachtet. Allerdings durften die Mirkoben nicht einfach vor sich hin wachsen: Die Forscher veränderten immer wieder die äußeren Bedingungen der Kultur. Zuerst ließen sie die Bakterien beispielsweise in einem normalen Nährmedium wachsen. Dann entnahmen sie einige Zellen und gaben diese in eine Flasche mit Medium, das ständig geschüttelt wurde. Nach einiger Zeit wurden wieder einige der überlebenden Zellen entnommen und in ein unbewegtes Gefäß umgesiedelt.
Zuerst, so berichten die Wissenschaftler, bildeten sich sowohl im geschüttelten als auch im ungeschüttelten Medium immer wieder neue Bakterienvarianten, die jeweils Überlebensvorteile in ihrer aktuellen Umgebung hatten. Wurden sie jedoch umgesetzt, erwiesen sich die neuen Mutationen nicht selten als nachteilig, und die betreffende Variante starb aus. Also mussten die Bakterien wieder neue Modifikationen entwickeln, um diesen Nachteil zu kompensieren. Doch offenbar war diese Strategie auf Dauer ungeeignet: Nach einiger Zeit beobachteten die Forscher, dass sich Bakterien bildeten, die zwar genetisch identisch waren, aber immer in zwei verschiedenen Erscheinungsformen vorkamen. Sie unterschieden sich von den ursprünglichen Bakterien durch neun genetische Veränderungen, wobei es wohl vor allem die letzte war, die den Strategiewechsel ermöglichte.
Bei diesem Bet-Hedging handelt es sich offenbar um die ultimative Überlebensstrategie, sagen die Forscher ? immerhin habe sie sich bei zwei von zwölf Testkulturen entwickelt. Es könnte sich dabei folglich um eine der ersten evolutionären Lösungen handeln, die das Leben in ständig wechselnden Umgebungen ermöglichte. Das Prinzip ist übrigens auch in der Natur bekannt: Nicht wenige Krankheitserreger verwenden die Strategie, um das Immunsystem auszutricksen.
Christian Kost (Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie, Jena) et al.: Nature, Bd. 462, S. 90 ddp/wissenschaft.de – Ilka Lehnen-Beyel
