Antibiotikaresistenzen überdauern, auch ohne Druck

Im Rahmen der Studie beobachtete die Gruppe das Bakterium Escherichia coli über den Verlauf von insgesamt 1.000 Generationen. Sie untersuchten, wie sich ein bestimmtes, bislang wenig untersuchtes, aber in zahlreichen bakteriellen Wirten auftretendes Plasmid ohne Selektionsdruck dabei verhält. Tatsächlich konnte das Team nachweisen, dass Plasmide in Bakterien permanent überdauern können, ohne dass der Wirt zunächst einen konkreten Nutzen daraus zieht. Langfristig bewahren sie sich damit das Potenzial für schnelle evolutionäre Anpassungen, so die Interpretation der Wissenschaftler. „Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass die Häufigkeit der Plasmide ohne Antibiotika zwar abnimmt, sie aber auf einem niedrigen und stabilen Niveau überdauern können“, erklärt Tanita Wein, Doktorandin in der Arbeitsgruppe Genomische Mikrobiologie an der CAU und Erstautorin der Studie. „Mit diesen Erkenntnissen liefern wir einen neuen, evolutionären Erklärungsansatz für das allgegenwärtige Vorkommen der Plasmide in der Natur“, ist Wein überzeugt

Schlechte Bedingungen für das Bakterium, gute für die Plasmide
Weiterhin wollten die Forscher wissen, ob die Umweltbedingungen ebenfalls einen Einfluss auf das Überdauern der Plasmide haben. Hierzu verglichen sie die für das Gedeihen des Wirtsbakteriums optimale Temperatur von 37° Celsius mit den Stress auslösenden Bedingungen von nur 20° Celsius. Die Ergebnisse des Experiments zeigten, dass die Häufigkeit der Plasmide bei der kühlen Temperatur langsamer zurückging als in dem von den Bakterien bevorzugten Temperaturbereich. „Die für das Bakterium nachteiligen Bedingungen können also vorteilhaft für das Überdauern der Plasmide sein, da sie sich dann möglicherweise effizienter reproduzieren“, betont Wein.

Nie Kontakt und trotzdem resistent

Einen weiteren wichtigen Aspekt entdeckten die Kieler Wissenschaftler, als sie die Bakterien im Anschluss an das Experiment ohne Selektionsdruck dann doch einem Antibiotikum aussetzten. Selbst nach einmaliger Gabe wurden alle nachfolgenden Bakteriengenerationen gegenüber dem Wirkstoff zu 100 Prozent resistent. Die neuen Forschungsergebnisse zeigen nach Meinung der Forscher, dass die Antibiotika-Resistenz eines Bakteriums selbst dann latent vorhanden bleiben kann, wenn dieses zuvor nicht mit den Wirkstoffen in Kontakt gekommen ist, und zwar deswegen, weil die Plasmide im Laufe der Evolution stabil überdauern. Mit den neuen Erkenntnissen eröffnen sich vielversprechende Forschungsansätze, um die Rolle der Plasmide bei der schnellen Anpassung verschiedener Bakterien an wechselnde Umweltbedingungen in Zukunft besser zu verstehen so die Hoffnung der Wissenschaftler.