In meiner Funktion als Wissenschaftler der RWTH Aachen habe ich an der zweiten Bio Natural Konferenz (https://bionaturalconference.com/) teilgenommen, die sich mit vielfältigen Themen rund um Naturstoffe beschäftigt hat. Auf der Konferenz hielt ich einen Vortrag zu den Arbeiten von Dr. Jana Foerster (neé Reiter), welche an der RWTH Aachen zu dem Thema Allicin aus Knoblauch als natürliches Antibiotikum promoviert und publiziert hat. 1. Über den Beitrag an dieser Tagung zu dem Thema Allicin gibt es noch einen separaten Artikel, der die antibiotischen Eigenschaften von Allicin, welches für den typischen Geruch von frisch angeschnittenem Knoblauch verantwortlich ist, im Detail betrachtet.

Die Tagung selbst fand aufgrund der derzeitigen Covid-Pandemie nicht wie ursprünglich geplant in Portugal, sondern digital am 18. und 19.. November 2021 statt. Thematisch wurden verschiedenste Themen behandelt, wie z.B. Naturstoffe in der Anwendung als Medikament, Naturstoffchemie, Bioaktivität, Naturstoffe in Lebensmitteln und Kosmetik sowie Naturstoffe von marinen Organismen. Für interessierte Leser steht ein Abstract-Book online in englischer Sprache zur Verfügung, welches einen Überblick über die verschiedenen Themen und Vortragenden gibt (https://bionaturalconference.com/pdfs/BioNaturals-2021_AbstractBook.pdf).

Ich möchte an dieser Stelle die Gelegenheit nutzen, ein persönliches Highlight vorzustellen, was mir zugleich einfach aber genial erschien. Frau Deniz Tasdemir vom GEOMAR Zentrum für Ozeanforschung in Kiel (https://www.geomar.de/) behandelte in ihrem Vortrag das Thema von „mikrobieller dunkler Materie“ und inaktiven Genclustern. Kurz gefasst ist die mikrobielle dunkle Materie an das Konzept von Dunkler Materie in der Astrophysik angelegt. In der Astrophysik handelt es sich um eine hypothetische Form von Materie, die bisher nicht greifbar und dadurch auch nicht direkt untersuchbar ist. Die Analogie im mikrobiellen Kontext ist hierbei, dass wir nur 1-2% aller Bakterien im Labor kultivieren können, wodurch wir Naturstoffe der restlichen 98-99% der Bakterien nicht durch Laborkultivierung anreichern und untersuchen können. Aber selbst, wenn wir Bakterien oder Pilze im Labor züchten können, heißt das noch lange nicht, dass sie auch alle Naturstoffe bilden, zu denen sie theoretisch in der Lage wären, da entsprechende genetische Synthesecluster nicht per se dauerhaft aktiv sind, sondern nur unter bestimmten Bedingungen aktiviert werden. Syntheseprozesse bedeuten immer eine Investition von Ressourcen für eine lebende Zelle, was bedeutet, dass Ressourcen, die normalerweise in Wachstum und Vermehrung investiert werden könnten, für solche Synthesen abgezweigt würden. Ohne einen Vorteil dieser Investition würde der Organismus an Fitness gegenüber anderen Organismen einbüßen, die mehr Ressourcen in Wachstum und Vermehrung investieren können. Da Wachstum und Vermehrung das Rennen um den ersten Platz der mikrobiellen Nahrungskette bestimmen können, werden bestimmte Syntheseprozesse also nur im Bedarfsfall aktiviert. Ein solcher Bedarf liegt z.B. vor, wenn Mikroorganismen durch die Synthese bestimmter Stoffe die Abwehr eines Wirts unterdrücken, um diesen zu infizieren, oder um sich gegen andere Mikroorganismen in dem Kampf um Lebensraum und Nährstoffe zu behaupten.  

Die Idee war also, Mikroorganismen nicht wie gewöhnlich in Reinkultur zu kultivieren (sogenannte axenische Kultur), sondern zusammen mit einem anderen Organismus. Sobald beide Organismen aufeinandertreffen würden, erwarteten die Forscher, dass neue Stoffe synthetisiert würden, um den jeweils anderen Konkurrenten zu bekämpfen. Diese „Gladiatorenspiele“ waren in der Tat erfolgreich, sodass neue Stoffe von den Mikroorganismen synthetisiert und charakterisiert werden konnten.

In einer der vorgestellten Arbeiten ließ man z.B. einen marinen Pilz gegen terrestrische pflanzliche Krankheitserreger, die Bakterien Pseudomonas syringae, Ralstonia solanacearumsowie gegen die Pilze Magnaporthe oryzae und Botrytis cinerea 2. Die Idee war, dass sich diese Krankheitserreger aufgrund ihrer invasiven Lebensweise gegen pflanzliche Wirte in einer anderen Konkurrenzsituation ähnlich aggressiv verhalten könnten, um dadurch eine Reaktion bei den marinen Pilzen zu provozieren. Schlussendlich konnten durch diese Konkurrenzsituation neue Substanzen bei den marinen Pilzen entdeckt werden, die der Pilz in Reinkultur, also ohne Konkurrenten, nicht gebildet hat.

Neben diesem Beitrag gab es noch weitere interessante Themen aus unterschiedlichsten Gebieten, wodurch es lebendige Diskussionen und Anregungen durch die Teilnehmer gab, was die Tagung trotz eines online-Formats insgesamt erfolgreich gemacht hat.

Referenzen 

1 Reiter, J., Hübbers, A.M., Albrecht, F., Leichert, L.I.O., and Slusarenko, A.J. (2020). Allicin, a natural antimicrobial defense substance from garlic, inhibits DNA gyrase activity in bacteria. Int. J. Med. Microbiol. 310, 151359. 

2 Oppong-Danquah, E., Parrot, D., Blümel, M., Labes, A., and Tasdemir, D. (2018). Molecular Networking-Based Metabolome and Bioactivity Analyses of Marine-Adapted Fungi Co-cultivated With Phytopathogens. Front. Microbiol. 9. 

Jan Borlinghaus, 06.12.2021

Inter-Mikrobielle Konkurrenz: Mikroben im Kolosseum und neue Naturstoffe

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