Manche Bakterien beherrschen, wovon der Mensch nur träumen kann. Werden sie nach einigen Tausend Jahren im Eis in ein behagliches Nährmedium gesetzt, wachsen und gedeihen sie, als sei nichts passiert. Für Forschende sind sie nicht nur wegen ihrer extremen Kälteresistenz interessant, sondern auch, weil sie genetische Zeitkapseln darstellen: Während sie im Permafrost, im Gletscher oder im Innern einer Eishöhle eingeschlossen waren, hat sich ihr Erbgut nicht verändert.
Einen bemerkenswerten Stamm namens Psychrobacter SC65A.3 haben Forschende nun aus einem Bohrkern in der Scărișoara-Höhle in Rumänien isoliert. Dort überdauert seit Ende der letzten Eiszeit eine rund 100.000 Kubikmeter mächtige Eisformation, aus der die Wissenschaftler einen 25 Meter langen Eisbohrkern gewannen und auf Mikroben untersuchten. Psychrobacter SC65A.3 entstammt einer kälteliebenden Gattung: Manche ihrer Vertreter vertragen Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt. Auch ein hoher Salzgehalt kann ihnen nichts anhaben. Bei Menschen treten sie in seltenen Fällen als Krankheitserreger auf, insbesondere bei Patient*innen mit geschwächtem Immunsystem.
Ein evolutionäres Wettrüsten
Die Bakterien, die ein Team um Cristina Purcarea von der Rumänischen Akademie in Bukarest isolierte, waren gut 5000 Jahre lang im Eis gefangen. Die Forschenden kultivierten die Einzeller, warfen einen genauen Blick in ihr Erbgut, identifizierten Gene und deren Funktion. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie nun in der Fachzeitschrift "Frontiers in Microbiology". Sie setzten die Bakterien aus der Höhle unter anderem 28 gängigen Antibiotika aus und stellten fest, dass die Winzlinge Resistenzen gegen zehn Mittel aus acht Klassen besitzen, darunter gegen das Breitband-Antibiotikum Rifampicin – obwohl sie in ihrer Entwicklungsgeschichte nie mit modernen Medikamenten in Berührung gekommen waren. Insgesamt fanden sich in ihrem Erbgut mehr als 100 Gene, die sie gegen chemische Angriffe sowie gegen Schwermetalle schützen.
Die Pharmaindustrie gewinnt ihre Wirkstoffe gern aus dem Waffenarsenal der Natur. Sie setzt auf Substanzen, mit der andere Organismen Keime und Konkurrenten in Schach halten. Penicillin etwa stammt ursprünglich aus einem Schimmelpilz, Rifampicin aus einem Bakterium. Die Opfer der biochemischen Kampfstoffe wiederum entwickeln Abwehrstrategien, die sich in ihre Gene einschreiben – so entstehen auf natürliche Weise Resistenzen wie die von Psychrobacter SC65A.3.
Für Bakterien stellen solche Abwehrstrategien einen evolutionären Vorteil dar, für die Medizin ein gewaltiges Problem. Denn viele der heute eingesetzten Antibiotika verlieren zunehmend ihre Wirkung. Keime, die ihnen widerstehen können, vermehren sich stärker als angreifbare Erreger. Gleichzeitig tauschen die Bakterien Gene, die ihnen Resistenzen verleihen, untereinander aus – eine Superkraft, die als horizontaler Gentransfer bekannt ist. Im "Global Antibiotic Resistance Report 2025" berichtet die Weltgesundheitsorganisation, bei einer von sechs bakteriellen Infektionen weltweit seien inzwischen antibiotikaresistente Erreger im Spiel. Mehr als eine Million Menschen fallen ihnen jährlich zum Opfer. Die aktuelle Veröffentlichung spricht von einer "globalen Krise, die Human- und Veterinärmedizin, Lebensmittelsicherheit und Umweltgesundheit untergräbt." Wenn resistente Mikroben im ewigen Eis durch den Klimawandel auftauen, könnten sie das Problem verschärfen – auch, wenn sie selbst keine Krankheiten verursachen. Es reicht, dass sie Gene des Widerstands auf andere Bakterien übertragen und so zu deren Verbreitung beitragen. Die Antibiotika, gegen die Psychrobacter SC65A.3 resistent ist, werden unter anderem gegen Infektionen der Lunge, der Haut und der Harnwege eingesetzt.
Doch das Bakterium aus dem Eis ist nicht nur eine potentielle Quelle gefährlicher Resistenzen, sondern könnte auch neue Wirkstoffe in petto haben. Ein Extrakt der Mikroben hielt in der Petrischale mehrere gefährliche Erreger in Schach, darunter einen Stamm des gefürchteten Krankenhauskeims MRSA und drei Stämme von Klebsiella pneumoniae, eines Bakteriums, das unter anderem Lungenentzündungen verursacht. Bei der Erbgutanalyse identifizierten die Forschenden elf Gene, deren Stoffwechselprodukte das Wachstum anderer Bakterien, Viren und Pilze einhegen könnte. Die Funktion von mehr als 600 weiteren Genen im Erbgut der Winzlinge ist noch völlig unbekannt. Womöglich verbergen sich hier biologische Schätze –etwa Bauanleitungen für Enzyme, die in der Industrie bei niedrigen Temperaturen chemische Reaktionen befördern könnten.
Der Bakterienfund in der rumänischen Eishöhle ist nicht der erste seiner Art. Wo das vermeintlich ewige Eis taut, fördert es oftmals alte Bakterienstämme zutage. Dass sie Resistenzen gegen Antibiotika aufweisen, ist ebenfalls keine Seltenheit. In vielen Fällen spielt jedoch der Mensch dabei eine entscheidende Rolle.
Einzeller aus dem Ewigen Eis
So untersuchte ein internationales Forschungsteam Eis- und Schneeproben aus dem Alpenraum. An Orten, die für Menschen leicht zugänglich sind, fanden sie deutlich häufiger antibiotikaresistente Keime als an weit abgelegenen Orten. Die höchsten Resistenzwerte wies der Natureispalast auf: eine Eishöhle im Hintertuxer Gletscher, täglich bestaunt von etlichen Besucherinnen und Besuchern. 20 von 21 der dortigen isolierten Bakterien waren gegen mehr als drei verschiedene Antibiotika resistent. Die gesammelten Daten wiesen auf einen eindeutigen Zusammenhang zwischen menschlicher Präsenz und erhöhten Antibiotikaresistenz bei der im Eis präsenten Lebewesen hin, schreiben die Virologinnen und Virologen in ihrer im Fachmagazin "Science of The Total Environment" erschienenen Studie.
Für Aufsehen sorgen jedoch vor allem die Funde alter Mikroorganismen, die seit Jahrtausenden im Eis schlummern – und wegen der Klimakrise nun vermehrt auftauen. So identifizierte ein Forschungsteam der Ohio State University die genetischen Codes von insgesamt 33 verschiedenen Mikroben und Phagen in rund 15.000 Jahre alten Eisschichten der Guliya-Eiskappe im tibetischen Hochland. 28 davon waren der Fachwelt unbekannt. Die Forscher*innen gehen davon aus, dass sie einst in Pflanzen und Böden gediehen.
Noch älter sind neun Virustypen, die Jean-Michel Claverie mit seinem Forschungsteam entdeckte: Über 48.500 Jahre seien sie im Permafrostboden Sibiriens gefangen gewesen, 16 Meter unter einem See im russischen Yukechi Alas. Der Virologe taute die Erreger schonend auf und setzte sie zugleich auf ihr typisches Opfer an: Amöben. Sogleich bewirtete die Amöbe den Virus, half bei der Herstellung wichtiger Bausteine des Erregers und setzte somit den grundlegenden Prozess in Gang, durch den der Virus sich vermehrt. Dass die Viren nach so langer Zeit im Eis weiterhin in der Lage waren, fremde Zellen zu infizieren, zeige, dass sie unter Umständen auch eine Gefahr für die Gesundheit von Pflanzen und Tieren darstellen, warnten Claverie und sein Team in ihrer 2023 erschienenen Studie.
