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II (Verhaltensphysiologie und Soziobiologie).
Durch das enge Zusammenleben und die Koope­
ration zweier Organismen, die unterschiedlichen
Arten oder gar gänzlich unterschiedlichen Lebens­
formen angehören, wie etwa Bakterien und Algen,
die gemeinsam Flechten bilden, können die an
einer Symbiose beteiligten Organismen oft neue
Lebensräume oder Nischen erschließen . Häufig
kann zudem zumindest einer der beiden Partner
neue Stoffwechselleistungen erlangen. Letzteres
gelingt vor allem höheren Organismen, wenn sie
sich mit Bakterien zusammentun, die beim Stoff­
wechsel oftmals höhere Fähigkeiten haben.
Schätzungsweise 20 Prozent aller Insektenarten
leben in einer engen Symbiose mit intrazellulären
Bakterien. Das sind vor allem solche Insekten,
denen es im Laufe der Evolution gelungen ist,
sich an besondere, oftmals sehr einseitige Nähr­
stoffquellen anzupassen. Die Bakterien versorgen
ihre Wirte meist mit Nährstoffen, die in der auf­
genommenen Nahrung fehlen oder in zu geringer
Menge enthalten sind und die der Wirt nicht selbst
herstellen kann. So gleichen Bakterien im Darm­
gewebe von Blattläusen, die sich ausschließlich
von aminosäurearmem Pflanzensaft ernähren, das
Fehlen der essentiellen Aminosäuren aus, indem
sie diese für den Wirt bereitstellen. Die Bakterien
ihrerseits werden vom Wirt versorgt und haben
dadurch den Vorteil einer sehr stabilen und si­
cheren Umgebung.
Lange Zeit wurde die Analyse solcher Symbiosen
durch die Tatsache erschwert, dass sich die bak­
teriellen Partner nicht in einer Laborkultur halten
lassen. Erst in den vergangenen Jahren hat die
moderne Genomforschung ganz neue Wege der
Analyse solcher Bakterien ermöglicht. So haben
wir kürzlich die Genomsequenz des Bakteriums
Blochmannia ermittelt, das im Darm von Rossa­
meisen lebt.
Nur noch ein Sechstel der Gene
Die Erbsubstanz von Bakterien, die mit verschie­
denen Insekten eine Symbiose eingegangen sind,
zeigt einige erstaunliche Gemeinsamkeiten. So ist
das Genom dieser Bakterien wesentlich kleiner als
das ihrer freilebenden Verwandten. Blochmannia
enthält nur noch circa ein sechstel der Gene von
Escherichia coli. Diese genetische Vereinfachung
erweist sich als äußerst informativ bezüglich des
Verständnisses der biologischen Funktion der
Symbiose, da gerade für
die Symbiose bedeut­
same Gene noch vorhan­
den sein müssen. Hierbei
zeigt sich eine weitgehen­
de Übereinstimmung des
Nährstoffhaushalts der
Wirtstiere mit den Stoff­
wechse I· Eigenschaften
der Bakterien.
Die Bestimmung der
Genomsequenz solcher
Bakterien ist aber nur der
erste Schritt im Verständ­
nis derartiger Symbiosen.
Die Genomanalyse gibt
Forschungsschwerpunkt
Anhaltspunkte, welchen Nutzen das Bakterium Rossameisen und eng
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für den Wirt haben könnte. Daraus gewonnene verwandte Gattungen wie
Vermutungen müssen danach an lebenden Wir- Polyrhachis (Bild) leben in
ten überprüft werden. Dabei sind Fragen der Symbiose mit Bakterien, die
gegenseitigen Anpassungen des Stoffwechsels der sich im Darm der Tiere ange-
Symbiosepartner genauso von Bedeutung wie die siedelt haben.
Identifizierung von Faktoren, die der spezifischen Foto: Heike Feldhaar
Wechselwirkung der Bakterien und ihrer Wirte zu
Grunde liegen. Von besonderem Interesse sind
auch Fragen nach der Immunreaktion der Wirte
und der Anpassung des Wirtsimmunsystems an
die Bakterien. Um derartig komplexe Wechsel-
wirkungen untersuchen zu können, ist ein breiter
interdisziplinärer Ansatz erforderlich, wie er im
Biozentrum in idealer Weise durch die Zusammen-
arbeit von Mikrobiologen, Molekularbiologen und
Ökologen möglich wird.
In den vergangenen Jahren sind Lebensgemein­
schaften zwischen Insekten und Bakterien nicht
nur wegen ihrer Bedeutsamkeit für die Grundlagen·
forschung ins Rampenlicht gerückt. Der Vergleich
von "gutartigen" symbiotischen mit parasitären
Wechselbeziehungen, etwa der von krankheitser­
regenden Bakterien mit Menschen, erlaubt inter­
essante Einblicke in allgemeine mechanistische
Prinzipien der Evolution der Wechselwirkung
zwischen Bakterien und höheren Wirtsorganis­
men. Weiterhin besteht die Hoffnung, durch ein
vermehrtes Wissen über die "Mikro-Biologie" von
krankheitsübertragenden Gliedertieren wie der
Tsetse-Fliege, der Überträgerin der Schlafkrankheit,
neue biologische Ansätze zur Kontrolle dieser TIere
und damit zur Verminderung der Last durch die
entsprechenden Krankheiten zu finden.