Studie zeigt, dass eine Gruppe parasitärer Mikroben den Stoffwechsel des Wirts verändern kann

Ein Parasit, der sich nicht nur von seinem Wirt ernährt, sondern diesen auch dazu bringt, seinen eigenen Stoffwechsel und damit seine Biologie zu verändern: Das haben die NIOZ-Mikrobiologen Su Ding und Joshua Hamm, Nicole Bale, Jaap Damsté und Anja Spang erstmals in einer Studie gezeigt Gruppe parasitärer Mikroben namens DPANN-Archaea. Ihr Studium, veröffentlicht In Naturkommunikationzeigt, dass diese Archaeen sehr „wählerische Esser“ sind, was ihre Wirte dazu veranlassen könnte, die Speisekarte zu ändern.

Archaeen sind eine eigenständige Gruppe von Mikroben, ähnlich den Bakterien. Das Team der NIOZ-Mikrobiologen untersucht DPANN-Archaeen, die über besonders kleine Zellen und relativ wenig genetisches Material verfügen. Die DPANN-Archaeen machen etwa die Hälfte aller bekannten Archaeen aus und sind für ihren Lebensunterhalt auf andere Mikroben angewiesen: Sie heften sich an ihren Wirt und nehmen von ihm Lipide als Baumaterial für ihre Membran, ihre eigene äußere Schicht, auf.

Bisher ging man davon aus, dass diese parasitischen Archaeen zum Aufbau ihrer Membran lediglich jegliche Art von Lipiden aus ihrem Wirt fressen. Doch erstmals konnten Ding und Hamm zeigen, dass der parasitische Archäon Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticus nicht alle Lipide seines Wirts Halorubrum lacusprofundi enthält, sondern nur eine Auswahl davon. „Mit anderen Worten: Ca. N. antarcticus ist ein wählerischer Esser“, schlussfolgert Hamm.

Archaeen sind einzellige Organismen, von denen lange angenommen wurde, dass sie eine bestimmte Gruppe von Bakterien darstellen. Ähnlich wie Bakterien haben sie keinen Zellkern mit DNA oder anderen Organellen in ihren Zellen. Seit den 1970er Jahren betrachten Mikrobiologen die Archaea-Bakterien jedoch nicht mehr, sondern ordnen sie als eigene Domäne aller Lebensformen ein. Jetzt haben wir also Archaeen, Bakterien und Eukaryoten, wobei letztere alle Tiere und Pflanzen umfassen, die einen Zellkern mit genetischem Material in ihren Zellen haben.

Durch die Analyse der Lipide im Wirt mit oder ohne Parasiten konnten Ding und Hamm außerdem zeigen, dass der Wirt auf die Anwesenheit seiner Parasiten reagiert. Die Wirte verändern ihre Membran, nicht nur welche Arten von Lipiden und welche Mengen jeder Art verwendet werden, sondern sie verändern auch die Lipide, um ihr Verhalten zu ändern.

Das Ergebnis ist ein erhöhter Stoffwechsel und eine flexiblere Membran, die für den Parasiten zudem schwieriger zu durchdringen ist. Für den Gastgeber könne das Konsequenzen haben, erklärt Hamm. „Wenn sich die Membran des Wirts verändert, könnte dies Auswirkungen darauf haben, wie diese Wirte auf Umweltveränderungen, beispielsweise bei Temperatur oder Säuregehalt, reagieren können.“

Der Wendepunkt in dieser mikrobiologischen Forschung war die Entwicklung einer neuen Analysetechnik durch Su Ding am NIOZ. Bisher musste man für die Analyse von Lipiden wissen, nach welchen Lipidgruppen man suchte, und sie bei der Analyse gezielt ansprechen. Ding hat eine neue Technik entwickelt, mit der er alle Lipide gleichzeitig betrachten kann, auch die, die Sie noch nicht kennen. „Mit einem klassischen Ansatz hätten wir die Veränderungen in den Lipiden wahrscheinlich nicht erkennen können, aber der neue Ansatz machte es einfach“, sagt Hamm.

Die Mikrobiologen sind von diesen neuen Erkenntnissen sehr begeistert. „Es wirft nicht nur ein erstes Licht auf die Interaktionen zwischen verschiedenen Archaeen, es gibt auch einen völlig neuen Einblick in die Grundlagen der mikrobiellen Ökologie“, sagt Hamm.

„Insbesondere, dass wir jetzt gezeigt haben, dass diese parasitären Mikroben den Stoffwechsel anderer Mikroben beeinflussen können, was wiederum ihre Reaktion auf ihre Umgebung verändern könnte. Zukünftige Arbeiten sind erforderlich, um festzustellen, inwieweit sich dies auf die Stabilität der Mikroben auswirken kann.“ Gemeinschaft unter sich verändernden Bedingungen.“