Bakterien treten die Kupplung

In Bakterien treibt ein winzig kleiner Motor mit mehreren Hundert Umdrehungen pro Minute eine korkenzieherartig gewundene Welle (Geißel) an. Trotz seiner geringen Größe von wenigen Nanometern erweist sich der Motor als kraftvoller Antrieb, der das Bakterium in flüssiger Umgebung innerhalb einer Sekunde um das fünfzehn- bis zwanzigfache seiner Körperlänge vorwärts katapultiert. Im Vergleich zu modernen U-Booten bewegt sich das Bakterium ungefähr fünfzig mal schneller (Bickel 2006).

Wie der Antrieb der Bakterien funktioniert, ist schon seit längerem bekannt. Die Entdeckung einer Art Kupplung löste nun das Rätsel, wie wie die Motorkraft ab- und zugeschaltet wird.

An der Universität von Indiana in Bloomington (USA) untersuchte ein Team unter der Leitung des Biologen Daniel Kearns das Phänomen des Biofilms. Darunter versteht man eine strukturierte Anhäufung von vielen Millionen Mikroorganismen, die zusammen eine Art Ökosystem bilden. Die Gemeinschaft in einem Biofilm stellt bei weitem die wichtigste Lebensweise vieler Mikroorganismen dar (Szewzyk & Szewzyk 2003).

Bei ihren Untersuchungen stießen die Forscher in dem Bakterium Bacillus subtilis auf ein Gen, das für ein Protein namens EpsE verantwortlich ist (Blair et al. 2008). Sie entdeckten dabei eher zufällig, dass bei eingeschaltetem Gen die aktive Bewegung der Bakterien aufhörte. Daraus folgerten die Forscher, dass das Protein EpsE für eine An- und Abkupplung der Antriebswelle vom Bakterienmotor verantwortlich ist.

Die Bakterien treten sozusagen die Kupplung wie der Fahrer eines Autos. Während beim Auto mechanisch über das Pedal die Antriebswelle vom Motor getrennt wird, bildet das Bakterium ein spezielles Protein, um in den Leerlauf zu schalten. Daniel Kearns kommentierte die Entdeckung mit folgenden Worten: Es ist schon ziemlich cool, dass evolvierende Bakterien und menschliche Ingenieure dasselbe Problem auf ähnliche Weise gelöst haben (ScienceDaily 2008).

Wie bereits David J. DeRosier vor 10 Jahren bemerkte, ähnelt kein anderer Antrieb in der Natur einem durch Menschen konstruierten Motor derart wie der der Bakterien (DeRosier 1998). Die neu entdeckte Kupplung verstärkt diesen Eindruck.

Wenn man solche molekularen Maschinen auf einen intelligenten Urheber zurückführt, bekommen diese technisch-konstruktiv wirkenden Befunde einen plausiblen Erklärungsrahmen. Zukünftige Forschung wird zeigen müssen, ob sich die ursprüngliche Entstehung dieses „designed“ wirkenden Bakterien-Antriebs einer Erklärung durch ungerichtete Makroevolutionsprozesse entzieht.

K-U. Kolrep

[Bickel (2006) Nanomotoren in Natur und Technik. www.lehrer-online.de/nanomotoren.php... (Zugriff am 7. 4. 2009); Blair et al. (2008) A Molecular Clutch Disables Flagella in the Bacillus subtilis Biofilm. Science 320, 1636-1638; DeRosier DJ (1998) The turn of the screw: the bacterial flagellar motor. Cell 93, 17; ScienceDaily, Microscopic ‘Clutch’ Puts Flagellum In Neutral. www.sciencedaily.com/releases/2008/06/080619142109.htm (Zugriff am 23. 6. 2008); Szewzyk U & R (2003) Biofilme – die etwas andere Lebensweise, BIOspektrum 9 (3).]