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Einige Alpenbakterien können fremde Viren bekämpfen
In kargen Alpenseen stehen Bakterien ständig unter Druck durch Viren, die sie befallen und als Wirte für ihre Vermehrung nutzen. Einige dieser Mikroben können im Labor jedoch auch völlig andere Viren bremsen, wie eine neue Studie zeigt. Aus phagenresistenten Stämmen zusammengestellte Gemeinschaften senkten unter anderem die Infektiosität eines Pflanzenvirus und verhinderten in einem Pflanzenversuch fast vollständig die Infektion.
Lausanne (Schweiz). Bakteriophagen sind Viren, die Bakterien infizieren und zur Vermehrung als Wirte nutzen, wobei sie ihre Wirtszellen häufig zerstören. In nährstoffarmen Alpenseen könnten sie besonders stark bestimmen, welche Bakterien sich durchsetzen, weil dort nur wenige größere mikrobielle Fressfeinde vorkommen und der virale Selektionsdruck entsprechend hoch ist.
Die neue Untersuchung zeigt, dass eine ausgeprägte Phagenresistenz mit unerwartet breiter antiviraler Wirkung zusammenhängen kann, denn bestimmte alpine Bakterien verringerten im Labor auch die Infektiosität fremder Viren. Der genaue molekulare Mechanismus ist noch unbekannt, und die Ergebnisse belegen noch keine Anwendung außerhalb kontrollierter Versuche.
Forscher der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) um Anna Carratalà haben Wasser aus 24 Alpenseen in der Schweiz untersucht und daraus 223 Bakterienstämme isoliert, deren Empfindlichkeit gegenüber einer Mischung verschiedener Bakteriophagen sie bestimmten. Aus besonders phagenresistenten Stämmen stellten die Wissenschaftler anschließend gezielt zusammengesetzte Bakteriengemeinschaften zusammen.
Diese Gemeinschaften testeten sie gegen Echovirus 11 und Influenza A sowie gegen das Kartoffelvirus X (PVX), ein Pflanzenvirus von wirtschaftlicher Bedeutung. Die Forscher wollten damit prüfen, ob Bakterien mit ausgeprägter Phagenabwehr auch Stoffe oder Mechanismen besitzen, die andere Viren beeinträchtigen, doch welche Prozesse dafür verantwortlich sind, blieb ungeklärt.
„Frühere Studien haben gezeigt, dass Bakterien sich durch in ihrer DNA gespeicherte Informationen an frühere Virusinfektionen ‚erinnern‘ können, was ihnen hilft, sich gegen künftige Angriffe zu verteidigen“, erklärt Anna Carratalà.
Besonders deutlich fiel der Versuch mit PVX aus, bei dem das Virus ohne die ausgewählte Bakteriengemeinschaft 79 Prozent der getesteten Pflanzen infizierte. Nachdem PVX zuvor mit einer phagenresistenten Gemeinschaft inkubiert worden war, waren es nur noch ein Prozent, was den starken Effekt unter diesen Versuchsbedingungen zeigt.
Der Effekt war aber nicht universell, denn beim ebenfalls getesteten Pepino-Mosaik-Virus (PepMV) verringerte dieselbe Bakteriengemeinschaft die Infektiosität nicht. Phagenresistenz scheint damit zwar ein nützliches Auswahlkriterium für antivirale Bakterien zu sein, garantiert aber keine Wirkung gegen jedes Virus.
Für den Pflanzenbau ist das Ergebnis dennoch interessant, weil Nutzpflanzen in hydroponischen Systemen ohne Erde in wässriger Nährlösung wachsen, in der sich Viren leicht zwischen Pflanzen verbreiten können. Die Forscher sehen darin einen möglichen Ansatz, ausgewählte Bakteriengemeinschaften künftig gezielt gegen bestimmte Pflanzenviren einzusetzen.
„Das ist eine vielversprechende Anwendung, die über das Labor hinausgeht, aber es ist noch ein Zwischenschritt bis zu einer tatsächlichen Anwendung in einer hydroponischen Umgebung“, sagt Anna Carratalà.