Viele der heute verwendeten Antibiotika wurden auf der Basis von Naturstoffen entwickelt, die Bakterien selber produzieren, um andere Bakterien abzuwehren. Gesucht und gefunden hat man diese Stoffe vor allem im Boden.
Nun haben sich Julia Vorholt und Jörn Piel vom Institut für Mikrobiologie der ETH Zürich einem ganz anderen Ökosystem zugewandt: der Blattoberfläche von Pflanzen. Im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms «Antimikrobielle Resistenz» untersuchten sie Bakterienstämme von der Blattoberfläche der Acker-Schmalwand.
Dieser Mikrokosmos, Phyllosphäre genannt, ist sehr nährstoffarm. «Das führt zu grossem Konkurrenzdruck», wird Vorholt in einer Mitteilung des Schweizerischen Nationalfonds zitiert, der das Projekt unterstützt. «Deshalb produzieren Bakterien unterschiedlichste Stoffe, mit denen sie ihren Lebensraum verteidigen», erklärt die Forscherin. Denn trotz des knappen Nahrungsangebots bevölkert eine Vielzahl von Organismen die Phyllosphäre.
Zusammen mit Piel untersuchte Vorholt mehr als zweihundert Bakterienstämme. Für diese lagen zwar deren Genome entschlüsselt vor, sie wurden aber bislang kaum gezielt analysiert. Die Forscher fanden 725 antibiotische Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Stämmen, die dazu führen, dass sich bestimmte Bakterien nicht mehr vermehren.
«Die grosse Frage war natürlich, ob wir nur Stoffe gefunden haben, die bereits aus anderen Lebensräumen bekannt sind, oder ob wir auf Verbindungen mit ganz neuen Eigenschaften gestossen sind», so Piel. Dies nämlich wäre für die Antibiotikaforschung äusserst wichtig: Sie sucht nach neuen Antibiotika mit Wirkmechanismen, die sich von denen der derzeitigen Medikamente deutlich unterscheiden und so bestehende Antibiotikaresistenzen überwinden.
Um dies festzustellen, mussten die Forscher die genauen chemischen Zusammensetzungen im Detail studieren. Sie taten dies für Gencluster und Stoffe eines einzelnen Bakterienstammes, der sich als besonders aktiver Produzent erwiesen hat. Dabei entdeckten sie mehrere antibiotisch wirkende chemische Stoffe. Einer davon, von den Forschenden Macrobrevin benannt, weist eine absolut neuartige chemische Struktur auf.
Nun geht es darum zu klären, ob Macrobrevin und andere neu entdeckte Substanzen auch gegen Bakterien wirken, die beim Menschen Krankheiten auslösen. Erfreulich ist für den Wissenschaftler die Tatsache, sehr viele Naturstoffe für Antibiotika entdeckt zu haben: «Dieses unglaublich vielfältige Ökosystem kann mit Sicherheit noch sehr viele neue Ansätze für die Medizin liefern. Unsere Resultate bestätigen, dass es sich lohnt, die Suche nach Antibiotika in der Natur auszuweiten», sagt Piel.