Antibiotikaresistenzen überdauern, auch ohne Druck

Viele Mikroorganismen tragen Teile ihrer Erbinformationen auf Plasmiden. Dabei handelt es sich um kleine, ringförmiges, doppelsträngige DNA-Moleküle außerhalb der Chromosomen. Sie enthalten zusätzliche Erbinformationen und können sich selbständig vervielfältigen.

In Plasmiden enthaltene Gene verschaffen ihren Trägern häufig Überlebensvorteile. So können sie für eine Antibiotikaresistenz oder für die Produktion bakterieller Toxine verantwortlich sein. Außerdem können die Bakterien über die Plasmide neue Erbinformationen aufnehmen. Der „horizontale Gentransfer“ funktioniert auch über die Grenzen anderer Bakterienarten hinweg und hilft Bakterien, sich schnell und flexibel an geänderte Umweltbedingungen anzupassen. Dies ist besonders vorteilhaft für bakterielle Krankheitserreger.  

Im „Notfall“ Zugriff auf Plasmide

Bis jetzt wurde angenommen, dass Plasmide aber auch eine Belastung für die Bakterienzelle sind und dass sie deswegen nur so lange von Bakterien beherbergt werden, wie diese einen evolutionären Vorteil aus den Plasmiden ziehen können. Wird ein Bakterium zum Beispiel durch die Konfrontation mit einem Antibiotikum einem Anpassungsdruck ausgesetzt, so profitiert es von den Resistenzgenen in den Plasmiden und kann mit deren Hilfe eine Unempfindlichkeit gegen den antibakteriellen Wirkstoff entwickeln. Ist es dem Antibiotikum nicht mehr ausgesetzt, so fällt der Selektionsdruck weg und die Plasmide könnten theoretisch langsam verloren gehen und ganz aussterben.

Evolutionsexperiment sollte Klärung bringen

Diverse Plasmide kommen jedoch in der Natur überall in großer Zahl vor, weshalb die Annahme so nicht zutreffen kann, meinte ein Team von Forschern vom Institut für Allgemeine Mikrobiologie an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und von der israelischen Ben-Gurion-Universität des Negev. Um herauszufinden, was tatsächlich mit Plasmiden ohne Selektionsdruck, also ohne Antibiotikagabe passiert, haben sie ein Evolutionsexperiment durchgeführt. Die Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications publiziert.