Biologische Rhythmen, Circadianer Rhythmus
Darmflora

Biologische Psychologie

Bakterien in unserer Darmflora haben ihre eigene zirkadiane Uhr

09.08.2016 Die circadiane Rhythmik (auch: circadianer Rhythmus oder zirkadiane 'innere' Uhr genannt) ist ein innerer Mechanismus, der die 24-stündigen Zyklen steuert, die unserem Körper sagen, wann er schlafen, aufwachen und essen soll - und nun zeigt eine neue in PLOS ONE veröffentlichte Studie der Universität Kentucky, dass auch die Bakterien in unserem Verdauungssystem eine innere Uhr haben.

"Wir sind die Direktoren dieser Uhr, so wie die Sonne unsere eigenen circadianen Rhythmen steuert", sagte Koautor Jiffin Paulose.

Melatonin steuert Enterobacter aerogenes

Paulose und Biologie-Professor Vincent Cassone fanden heraus, dass eine bestimmte Klasse von Bakterien, die im menschlichen Verdauungssystem leben - die Enterobacter aerogenes, zircadiane Muster aufgrund ihrer Sensitivität gegenüber Melatonin zeigen, ein Hormon, das in der Nacht erzeugt wird und den Tag-Nacht-Rhythmus des menschlichen Körpers steuert.

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Bild: OpenClips/pixabay

Obwohl Melatonin von der Epiphyse, einer kleinen Drüse im Gehirn produziert wird, ist es auch überall im gastrointestinalen (GI) System vorhanden. Außerdem enthalten viele Nahrungsmittel Melatonin. Die circadiane Uhr des GI-Systems ist zum Licht und der Essenszeit koordiniert.

Melatonin löst Schwarmverhalten aus

Paulose sagte, dass die Wirkung von Melatonin auf dieses Bakterium bemerkenswert ist: Kommt es in Kontakt mit Melatonin - auf einem Niveau, dass in unserem Darm vorherrscht - beginnen die individuellen Zellen miteinander zu kommunizieren und Phasen des Schwimmens und Teilens zu koordinieren, und sie zeigen dabei das Phänomen des Schwarmverhaltens.

Dieses Schwarmverhalten in der Gegenwart von Melatonin tritt alle 24 Stunden auf und ließ uns die zircadiane Uhr entdecken, sagte er.

Evolutionäre Entwicklung

Dies ist die erste Demonstration einer circadianen Uhr in einem Prokaryoten außerhalb des Stammes der Cyanobakterien, und die Ergebnisse der Forscher weisen darauf hin, dass die inneren Uhren von Cyanobakterien und E. aerogenes gemeinsame evolutionäre Vorfahren teilen.

"Wenn unsere zukünftige Arbeit demonstriert, dass dies zutrifft, dann datiert die Evolution der circadianen Organisation das Erscheinen der Sauerstoff erzeugenden Photosynthese auf etwa ungefähr 3,5 Milliarden Jahre vor unserer Zeit", sagte Cassone.

Gegenseitige Beeinflussung

Ihre Ergebnisse weisen auch auf die gesamte circadiane Organisation bei Wirbeltieren als ein Arrangement mehrerer circadianer Schrittmacher organisiert in einem hierarchischen System von Uhren.

Paulose sagte, nun müssen die Bakterien, die innerhalb unserer Körper zusammen mit uns leben, als ein Teil dieser Hierarchie angesehen werden.

Nicht nur wir senden Signale (wie Melatonin) zu den Bakterien in unserem Verdauungssystem, Mund, Haut usw., sie senden auch Signale zurück, die uns beeinflussen: auf molekularem Niveau bis hin zum Verhalten, sagte er.

© PSYLEX.de - Quellenangabe: Universität Kentucky, PLOS ONE - DOI: 10.1371/journal.pone.0146643; August 2016

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