Düsseldorf – Ein Moor im bayerischen Fichtelgebirge birgt eine bislang kaum erfasste Vielfalt an Genen für Naturstoffe, die für künftige Arzneimittel interessant sein könnten. Das teilte die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf mit. Ein Team um den Jenaer Exzellenzcluster „Balance of the Microverse“ hat die Bakteriengemeinschaft im Schlöppnerbrunnen-Moor untersucht. Mit dabei waren neben der Düsseldorfer Universität auch die University of Delaware sowie das iDiv-Forschungszentrum aus Halle, Jena und Leipzig. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Nature Communications.
Der Hintergrund: Viele wichtige Medikamente, allen voran Antibiotika, gehen auf Stoffe zurück, die Bakterien in der Natur herstellen. Die Mikroorganismen nutzen diese Moleküle als biochemische Waffen gegen Konkurrenten oder um Nährstoffe aus ihrer Umgebung zu binden.
Was die Forschenden fanden
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler analysierten Torfproben aus dem Moor. Mit Hochdurchsatz-Sequenzierungen und Metagenomik, bei der das Erbgut einer ganzen Lebensgemeinschaft direkt aus einer Umweltprobe untersucht wird, entschlüsselten sie das Genom der dortigen Mikroben. Nachdem sie unvollständige Fragmente aussortiert hatten, stießen sie auf knapp mehr als 8.000 biosynthetische Gencluster. Das sind Erbgutabschnitte, die die Maschinerie für die Synthese biologisch aktiver Verbindungen kodieren. Etwa 97 Prozent davon ließen sich keiner bekannten Gencluster-Familie zuordnen. Die Forschenden sprechen von einer bislang unkartierten biochemischen Landschaft.
Erstautor Zander Human von der FSU sagte: „Schon ein kleines Moor beherbergt eine erstaunliche Vielfalt an Naturstoffbauplänen. Viele stammen von Mikroorganismen, die wir im Labor bisher nur schwer untersuchen können“, sagte er.
Ein Bauplan im Erbgut heißt aber nicht, dass der Stoff auch gebildet wird. Das Team untersuchte deshalb die Boten-RNA (mRNA), um die aktiv genutzten Gene zu erfassen. Nur etwa 9 bis 27 Prozent der nachgewiesenen Gencluster waren aktiv. Bakteriengruppen, die in ihrem Erbgut besonders viele Baupläne trugen, zeigten im Moor nur eine begrenzte Stoffwechselaktivität.
Stattdessen dominierten Acidobakterien. Sie haben zwar kleinere Gen-Repertoires, lieferten aber gut zwei Drittel der gemessenen Gensignale. Ihre Naturstoff-Gene fuhren sie vor allem dann hoch, wenn sie parallel Enzyme einsetzten, die komplexe Pflanzenreste zersetzen. Die Forschenden werten beide Vorgänge als offenbar direkt verknüpft.
Korrespondenzautor Dr. Carl-Eric Wegner, der in Jena und Düsseldorf tätig ist, leitete ein mit dem Cluster assoziiertes Teilprojekt und setzte die Arbeiten nach seinem Wechsel nach Düsseldorf fort. Er betonte: „Die Zahl der Baupläne allein verrät wenig darüber, was ein Mikroorganismus in seinem Lebensraum tatsächlich macht. Wir müssen auch verstehen, unter welchen Bedingungen er diese Gene einschaltet“, sagte er. Der Jenaer Cluster untersucht, wie mikrobielle Gemeinschaften miteinander wechselwirken und dadurch komplexe Ökosysteme im Gleichgewicht halten. Clustersprecherin und Koautorin Prof. Dr. Kirsten Küsel erklärte, die Naturstoffproduktion sei eng in das physiologische Gleichgewicht und die Stoffkreisläufe der Mikroben eingebunden.
Für die pharmazeutische Biotechnologie sieht das Team wichtige Erkenntnisse. Bislang richtete sich die Naturstoffforschung vor allem auf bekannte Gruppen wie Aktinobakterien oder Pseudomonaden, deren Genome durchsucht wurden. Es reiche nicht, nur nach den meisten Bauplänen zu suchen, sagte Human. Um stille Gencluster im Labor zu aktivieren, müssten ökologische Reize des Lebensraums nachgeahmt werden, etwa durch komplexe Pflanzenfasern oder spezifische Nährstoffe. Schwer kultivierbare Gruppen wie die Acidobakterien eröffneten laut Wegner möglicherweise den Zugang zu neuartigen Molekülklassen, die künftig etwa gegen resistente Keime oder schwere Entzündungskrankheiten dienen könnten.
Die Eckdaten
- Veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature Communications 17:10529 (2026)
- Die Studie befasst sich mit der großen Vielfalt, aber geringen Aktivität biosynthetischer Gencluster in einer Moor-Mikrobengemeinschaft
- Die DOI lautet 10.1038/s41467-026-78121-8
Laut Wikipedia gelten als Naturstoffe jene Substanzen, die in Pflanzen, Tieren oder Mikroorganismen entstehen und sich aus diesen Lebewesen isolieren lassen. In vielen Anwendungsgebieten, darunter Antibiotika, sind sie als Leitstrukturen der Pharmakologie unverzichtbar.
Ursprünglich verstand man unter einem Antibiotikum ein von Pilzen oder Bakterien auf natürlichem Weg erzeugtes Stoffwechselprodukt, das andere Mikroorganismen bereits in niedriger Dosis am Wachsen hindert oder abtötet. Viele der heute in der Medizin eingesetzten Antibiotika entstehen bislang auf biotechnologischem Weg, wobei Bakterien wie die Streptomyceten die Herstellung übernehmen.
Zur Methode erklärt Wikipedia, dass bei der Metagenomik genetisches Material aus Umweltproben extrahiert, sequenziert und analysiert wird. Darin liegt der Unterschied zu klassischen Methoden, bei denen die Mikroorganismen zunächst gezüchtet werden, bevor man ihre DNA extrahiert. Metagenomische Methoden ermöglichen es, Mikroorganismen unabhängig von ihrer Kultivierbarkeit zu identifizieren.
Unsere Meinung
Interessant ist weniger die große Zahl unbekannter Gene als die Erkenntnis, dass viele davon im Moor schweigen. Für Leser heißt das: Von einem neuen Medikament ist die Studie noch weit entfernt. Offen bleibt, ob sich die stillen Gencluster im Labor tatsächlich gezielt anschalten lassen. Die Mitteilung nennt dafür bislang nur Ansätze, keine Ergebnisse.
