Nicht alle Darmbakterien einer Art sind gleich – manche tragen genetisches Zusatzmaterial in sich, das ihnen einen entscheidenden Überlebensvorteil verschafft. Genau das hat ein Forschungsteam des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig nun für das Bakterium Segatella copri nachgewiesen, einen der häufigsten Bewohner des menschlichen Darms. Bestimmte Stämme dieser Art besitzen den molekularen Regulator OxyR, der sie deutlich widerstandsfähiger gegen Sauerstoff macht. Die Ergebnisse, veröffentlicht am 6. Mai 2026 im Fachmagazin Cell Host and Microbe, werfen ein neues Licht auf die Frage, warum sich die Zusammensetzung des Darmmikrobioms zwischen industrialisierten und weniger industrialisierten Regionen der Welt so deutlich unterscheidet.
Der menschliche Darm beherbergt Milliarden von Mikroorganismen – Bakterien, Viren, Pilze –, die gemeinsam das Mikrobiom bilden. Ist diese Gemeinschaft vielfältig und ausbalanciert, profitiert die Gesundheit: Die Verdauung funktioniert reibungslos, Krankheitserreger haben es schwerer. Doch die Zusammensetzung variiert erheblich. In Regionen Afrikas und Asiens, wo ein eher traditioneller Lebensstil vorherrscht, dominieren Bakterien der Gattung Segatella das Darmmikrobiom. In industrialisierten Ländern hingegen haben Vertreter der Gattung Bacteroides die Oberhand. „Der Antwort auf die Frage nach dem Warum wollten wir uns mit der vorliegenden Studie ein Stück weit nähern“, sagt Prof. Till Strowig, Leiter der Abteilung Mikrobielle Immunregulation am HZI und Letztautor der Studie.
Ausgangspunkt der Untersuchung war ein vergleichsweise simples Experiment: Verschiedene Stämme von Segatella copri sowie der Modellorganismus Bacteroides thetaiotaomicron wurden 30 Minuten lang einer definierten Sauerstoffkonzentration ausgesetzt. Das Ergebnis fiel drastisch aus. „Die Überlebensrate von Segatella copri war um das 100.000-Fache geringer“, berichtet Dr. Caroline Tawk, Erstautorin der Studie. Im gesunden Darm herrscht an den meisten Stellen Sauerstoffmangel – für sauerstoffempfindliche Bakterien ein ideales Milieu. Doch sobald das Gleichgewicht gestört wird, etwa durch Antibiotika, kann der Sauerstoffgehalt vorübergehend ansteigen. Dann wird es für empfindliche Arten eng.
Dennoch muss Segatella copri über Mechanismen verfügen, um zumindest kurzzeitig mit Sauerstoff zurechtzukommen. Um diese aufzuspüren, setzten die Forschenden die Bakterien kurz Sauerstoff aus und analysierten anschließend per Transkriptomanalyse, welche Gene aktiv wurden. Dabei stießen sie zunächst auf den Regulator PerR, der ein genetisches Netzwerk zur Sauerstoffabwehr steuert. „Im Mausmodell konnten wir darüber hinaus zeigen, dass Segatella copri ohne das Vorhandensein von PerR den Darm nicht besiedeln kann“, erläutert Dr. Youssef El Mouali, ebenfalls Erstautor der Studie. PerR ist also eine Grundvoraussetzung für die Darmbesiedlung.
Doch das Team vermutete, dass es noch weitere Schutzmechanismen geben könnte. Die Forschenden durchsuchten Datenbanken und analysierten mehrere hundert Genome verschiedener Segatella-copri-Stämme gezielt nach dem Transkriptionsregulator OxyR, der bei Bacteroides-Bakterien die Sauerstoffantwort steuert. Tatsächlich wurden sie fündig: Einige Stämme trugen OxyR in ihrem Erbgut. Die zuvor im Experiment verwendeten Stämme gehörten allerdings nicht dazu. Als die Forschenden das Sauerstoff-Experiment mit OxyR-tragenden Stämmen wiederholten, zeigte sich ein markanter Unterschied – ihre Toleranz lag hundert- bis tausendfach höher als bei Stämmen ohne diesen Regulator.
Wie OxyR in das Genom mancher Segatella-copri-Stämme gelangte, darauf liefert die Studie ebenfalls Hinweise. „Unsere Untersuchungen geben Hinweise darauf, dass wahrscheinlich vor mehreren tausend Jahren ein sogenannter horizontaler Gentransfer stattgefunden hat. Dabei tauschen Bakterien – mitunter auch unterschiedlicher Arten – Gene miteinander aus“, erklärt Till Strowig. Es handelt sich also um eine Art evolutionäres Erbe, das bestimmten Stämmen einen Wettbewerbsvorteil verschafft.
Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Trient in Italien wertete das Team umfangreiche Genomdaten aus, um die geografische Verteilung der OxyR-tragenden Stämme zu kartieren. Das Ergebnis: Segatella-copri-Stämme mit OxyR kommen vor allem in industrialisierten Ländern vor, während sie in afrikanischen und den meisten asiatischen Ländern deutlich seltener auftreten. Strowig sieht dafür zwei mögliche Erklärungen. Zum einen komme es in industrialisierten Gesellschaften häufiger zu Störungen des Darmgleichgewichts, etwa durch Antibiotikaeinnahme, was den Sauerstoffgehalt im Darm vorübergehend erhöhe. Zum anderen könnten höhere Hygienestandards die Übertragung von Mensch zu Mensch erschweren. „Eine bessere Sauerstofftoleranz, um bis zur Übertragung zum nächsten Wirt längere Aufenthalte an der frischen Luft zu überstehen, könnte für das ausschließlich darmbewohnende Bakterium Segatella copri durchaus hilfreich sein“, so Strowig.
Die Studie verdeutlicht eindrücklich, dass genetische Unterschiede auf Stammebene bei ein und derselben Bakterienart zu völlig verschiedenen Eigenschaften und Anpassungsfähigkeiten führen können. Welche konkreten Auswirkungen die Besiedlung mit unterschiedlichen Segatella-copri-Stämmen – mit oder ohne OxyR – auf die menschliche Gesundheit hat, will das Team um Strowig in kommenden Forschungsprojekten klären. Die Antwort darauf könnte langfristig auch für die Entwicklung personalisierter Therapieansätze relevant werden.
