Marburger Forschung: Bakterien entwickeln Naturstoffe durch Selektion, Zufall und genetischen Tunnelblick
Marburg, 29. Oktober 2026. Warum stellen bestimmte Bakterien so viele unterschiedliche Naturstoffe her? Ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie und der Philipps-Universität Marburg hat untersucht, wie komplexe bakterielle Enzyme im Verlauf der Evolution neue chemische Produkte hervorbringen. Die Ergebnisse, über die die Universität am 23. Oktober berichtete, zeigen das Zusammenwirken von natürlicher Selektion, zufälligen Veränderungen und einer genetischen Bevorzugung ähnlicher Bauteile.
Enzymmaschinen mit wechselnden Bausteinen
Im Mittelpunkt stehen sogenannte nichtribosomale Peptidsynthetasen (NRPS). Diese Enzyme setzen unterschiedliche Aminosäuren zu komplexen Peptiden zusammen und funktionieren vereinfacht wie biologische Fertigungsstraßen. Zu den Stoffen aus solchen Systemen gehören wichtige Wirkstoffe, darunter Vertreter von Antibiotika; andere dienen Bakterien als Gifte im Konkurrenzkampf mit anderen Lebewesen.
Das Team um die Marburger Forscher Helge Bode und Georg Hochberg analysierte sogenannte GameXPeptide. Sie werden von Bakterien produziert, die in Fadenwürmern leben und beim Befall von Insekten eine Rolle spielen. Die zugehörige Enzymmaschine GxpS besteht aus fünf Modulen. Anders als bei vielen einfachen genetischen Veränderungen werden hierbei ganze Genabschnitte ausgetauscht.
49 Verbindungen und ein rekonstruierter Vorfahr
Bei ihren Untersuchungen wiesen die Forschenden 49 unterschiedliche GameXPeptid-Verbindungen nach. Zudem rekonstruierten sie etwa 15.000 Basenpaare genetischer Information eines gemeinsamen Vorfahren der betreffenden Enzymmaschine und brachten das entsprechende Gen in einem Laborbakterium zur Funktion. Auf diese Weise konnten sie Hinweise auf frühere Entwicklungsschritte gewinnen.
Dabei zeigte sich, dass natürliche Selektion nicht allein die Vielfalt erklärt. Manche Veränderungen breiten sich ohne nachweisbaren Vorteil zufällig aus, gerade wenn Bakterienpopulationen zeitweise klein sind. Außerdem werden Module bevorzugt ausgetauscht, wenn ihre genetischen Sequenzen einander bereits ähneln. Das kann dazu führen, dass bestimmte Varianten immer wieder entstehen, während andere theoretisch mögliche Kombinationen selten bleiben.
Noch kein neues Antibiotikum
Die Studie könnte helfen, bislang übersehene Naturstoffvarianten aufzuspüren. Daraus ergibt sich ein Ansatzpunkt für die Suche nach neuen biologisch aktiven Stoffen, etwa solchen, die später für die Antibiotikaforschung interessant sein könnten. Die Untersuchung ist jedoch Grundlagenforschung: Weder wurde damit ein zugelassenes neues Antibiotikum vorgestellt noch eine Behandlung gegen resistente Erreger nachgewiesen.
Quelle und Bildhinweis
Philipps-Universität Marburg / Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Forschungsbericht vom 23. Oktober 2026. Beitragsbild: KI-generiertes FMG-Symbolbild zu Gesundheit und Forschung; keine Mikroskopaufnahme der untersuchten Bakterien.
