(19. April 2011) Klar, erster ist Escherichia coli. Das genetisch und molekularbiologisch bestuntersuchte Bakterium hatte wahrscheinlich jeder Biologe einmal in der Hand. 1969 war es schon mal Vorreiter: Als Forscher das erste Gen überhaupt isolierten, wählten sie das lac-Operon von E. coli (Jim Shapiro et al., Nature, 224(5221):768-74).
Auf die Zahl von 346 E. coli-Genom-Sequenzierungen kam der Bioinformatiker Nick Loman, indem er alle registrierten Bakterien-Sequenzierungsprojekte aus der National Center for Biotechnology Information (NCBI)-Datenbank auslas. In seinem Blog „Pathogens: Genes and Genomes“ kürte er die „Top 50 sequenced bacteria“.
Warum aber so oft? Diese Vielzahl von sequenzierten Genomen einer Bakterienspezies stammt jeweils von unterschiedlichen Stämmen, denn bakterielle Genome sind sehr variabel. Mit vielen Sequenzen einer Spezies lässt sich das Pangenom, die Gesamtheit aller Gene dieser Spezies, erforschen. Das wiederum erleichtert beispielsweise die Charakterisierung des menschlichen Mikrobioms, der Gesamtheit aller Mikroorganismen in und auf dem Menschen, oder auch Untersuchungen, wie die genetische Variabilität mit verschiedenen Wirten oder Umweltfaktoren zusammenhängt.
Wie zu erwarten finden sich auf Lomans Liste viele humanpathogene Bakterien: Den zweiten Platz belegt mit 206 Sequenzierungen Staphylococcus aureus, der auf der gesunden Haut des Menschen lebt. Es kann aber auch Wundinfektionen hervorrufen und ist besonders im Krankenhaus gefürchtet, da viele Stämme gegen Antibiotika resistent sind (Methicillin-resistenter S. aureus, MRSA). Helicobacter pylori liegt mit 183 Sequenzierungen auf dem dritten Platz. Bei manch Unglücklichem lebt es mit einem besonderen Trick im Magen: In einer Wolke aus Ammoniak widersteht es dem sauren Magenmillieu und kann ungestört die Magenschleimhaut angreifen, wodurch es Entzündungen und Geschwüre auslösen kann.
Die weiteren Plätze belegten bei Loman folgende Arten:
4. Vibrio cholerae (148), Choleraerreger
5. Salmonella enterica (142), Salmonellose
6. Streptococcus pneumoniae (96), Lungenentzündung
7. Yersinia pestis (94), Pest
8. Mycobacterium tuberculosis (83), Tuberkulose
9. Leptospira interrogans (77), Leptospirose mit grippeähnlichen Symptomen
10. Propionibacterium acnes (73), Akne
Die vollständige Liste gibt es auf Lomans Blog. Weitere bekannte Bakterien dort sind: Haemophilus influenzae (30) auf Platz 21, der erste frei lebende Organismus, dessen Genom vollständig sequenziert wurde (Robert Fleischmann et al., Science (1995), 269 (5223):496-512). Auf dem nächsten Platz folgt Clostridium difficile (24), gefürchtet vor allem in britischen Krankenhäusern, da sich Patienten dort besonders häufig mit C. difficile-Darminfektionen anstecken. Bacillus anthracis (29) auf Platz 26, der Erreger des Milzbrandes, wurde bekannt, als im September 2001 zu Terrorzwecken, Briefe mit Milzbrandsporen verschickt wurden.
Aus Lomans Auflistung lässt sich allerdings nicht erkennen, an welchen Bakterienspezies tatsächlich viel geforscht wird und welche in einem Massenscreening lediglich sequenziert wurden. Beim zehntplazierten Propionibacterium acnes stammen beispielsweise 60 der 73 Projekte vom Genome Sequencing Center (GSC) der Washington University School of Medicine und wurden dort im Rahmen des Human Microbiom Projects erstellt.
Zudem machte Loman in seinem Ranking keinen Unterschied zwischen abgeschlossenen Projekten, aus denen schon Daten vorliegen (NCBI sequencing status „complete“ und „assembly“), und bereits bei NCBI registrierten Projekten, die noch in den Startlöchern stehen („in progress“). Blogger „nabil“ kommentierte deshalb mit einer neuen Top 50-Liste, die nur bereits abgeschlossene Projekte enthält („complete“ und „assembly“). Da blieb E. coli zwar erster, aber „nur“ noch mit 173 Sequenzen. S. aureus rutschte mit nur noch 78 kompletten Sequenzen auf Platz drei, H. pylori fiel mit 27 tatsächlich existierenden Sequenzen auf Platz 13 ab.
Hier die Top 10 von „nabil“, die nur Projekte enthält zu denen die Daten schon existieren:
1. Escherichia coli (173)
2. Salmonella enterica (82)
3. Staphylococcus aureus (78)
4. Propionibacterium acnes (69)
5. Streptococcus pneumoniae (56)
Enterococcus faecalis (56)
7. Bacillus cereus (45)
8. Mycobacterium tuberculosis (42)
9. Vibrio cholerae (36)
10. Pseudomonas syringae (29)
Unter die neue Top 10 Liste hat sich demnach ein einziges nicht-humanpathogenes Bakterium geschlichen. An zehnter Stelle der bisher sequenzierten Bakterien steht das Pflanzenpathogen Pseudomonas syringae. Schaden richtet es an, wenn es Obstbäume, Erbsen oder Korn befällt und zu Welke führt. Folglich indirekt auch schädlich für den Menschen.
Valérie Labonté
Bildnachweis (2): .marqs / photocase.com
Sergey Konyakin / Fotolia.com, Montage vl