Bakterien haben offenbar eine natürliche Neigung stromaufwärts zu schwimmen. Wenn sie nahe einer Oberfläche sind, schwimmen sie nicht mehr geradeaus, sondern der Strömung entgegen nach links. Das könnte auch erklären, warum Patienten mit Kathetern so häufig unter Infektionen leiden – auch hier schwimmen die Erreger einfach stromaufwärts.
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Ingenieure der Yale Universität haben sowohl das Strömungsverhalten von Flüssigkeiten als auch das Bewegungsmuster von Bakterien näher unter die Lupe genommen. Dafür konstruierten die Forscher eine Art Ministrömungszelle mit Kanälen von nur 150 oder 300 Mikrometer Durchmesser und zwischen 50 und 450 Mikrometer Länge. In diesen Kanälchen erzeugten sie unterschiedlich starke Strömungen – zwischen 0,05 und 10 Mikroliter pro Minute – und beobachteten, wie sich Bakterien unter diesen Bedingungen verhalten. Die untersuchten Erreger gehörten zu den Geißelträgern: Zwei bis sechs Fortsätze rotieren wie winzige Propeller und treiben die Einzeller vorwärts.
“Escherischia coli und einige andere pathogene Bakterien mit Geißeln interagieren mit der Strömung von Flüssigkeiten, wenn sie nahe einer Oberfläche sind“, erklärt Hür Köser, Professor für Ingenieurswesen und Hauptautor der jetzt im Fachmagazin „Physical Review Letters“ veröffentlichten Studie. „Wenn keine feste Oberfläche in der Nähe ist, schwimmen die Einzeller in einer geraden Linie, aber nahe einer Oberfläche kommen die opponierenden Kräfte der Strömung und der Vorwärtsbewegung der Bakterien zum Tragen. Dies bringt die Einzeller dazu, kontinuierlich auf eine Seite zu schwimmen – nach links.
Dieses “nach links Schwimmen” ist offenbar ein hydrodynamischer Prozess, der eng mit dem “Antrieb” der Mikroben verbunden ist. Er erlaubt es den begeißelten Erregern, Einkerbungen oder andere Nischen in der Oberfläche zu finden, sich dort aus der Strömung zu bewegen und so allmählich stromaufwärts vorzudringen. Das Schwimmen gegen eine Strömung bietet einen Vorteil, da sie dort auf Nahrungsreservoirs und bessere Bedingungen für eine Vermehrung hoffen können.
“Wir glauben, dass das Stromaufwärtsschwimmen der Bakterien auch für das Eindringen von Escherischia coli in den Harntrakt verantwortlich ist“, so Köser. „Es könnte die hohen Infektionsraten bei Patienten mit Blasenkathetern erklären und auch die häufige mikrobielle Verunreinigung von eigentlich geschützten Trinkwasserbrunnen. Unseres Wissens nach ist dies das erste Mal, dass eine natürlich Neigung zum Stromaufwärtsschwimmen bei Bakterien nachgewiesen worden ist.“
(Yale University, 27.02.2007 – NPO)
