Antibiotika gehören zu den wichtigsten medizinischen Werkzeugen, doch ihre Wirksamkeit wird zunehmend durch die globale Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen bedroht. Kläranlagen gelten dabei als zentrale Knotenpunkte, an denen sich resistente Bakterien und ihre Gene ansammeln und weiterverbreiten können. Ein besseres Verständnis ihrer ökologischen Steuerungsmechanismen ist daher entscheidend – sowohl für den Gesundheits- als auch den Umweltschutz.
Auswirkungen auf die Antibiotikaresistenz
Ein Forschungsteam der Universität Koblenz zeigt nun, dass biologische Wechselwirkungen in Kläranlagen stärker auf die Vielfalt von Antibiotikaresistenzgenen wirken als bisher angenommen. Die in der Fachzeitschrift Microbiome veröffentlichte Studie demonstriert, dass Viren und protistische Räuber – nicht näher miteinander verwandte mikroskopisch kleine Lebewesen und lange unterschätzte Akteure im mikrobiellen Gefüge – maßgeblich die Struktur der bakteriellen Gemeinschaften prägen. Die Diversität dieser trophischen Gruppen wirkt sich wiederum direkt auf die Vielfalt der Resistenzgene aus.
„Unsere Ergebnisse belegen, dass man das gesamte ökologische Netzwerk betrachten muss, um Resistenzentwicklungen zu verstehen“, erklärt Prof. Dr. Kenneth Dumack von der Abteilung Biologie der Universität Koblenz. „Viren und Protisten formen die bakterielle Gemeinschaft, und genau diese Struktur entscheidet darüber, welche Resistenzgene sich durchsetzen. Das eröffnet neue Perspektiven für nachhaltige Wassertechnologien.“
Die Studie zeigt, dass sowohl virale Infektionsprozesse als auch protistische Prädation zu höherer bakterieller Diversität beitragen können. Gleichzeitig reagieren die beteiligten Mikroorganismen sensibel auf Umweltfaktoren wie Temperatur und pH-Wert, was die saisonale Dynamik zusätzlich verstärkt.
Ausbildung für eine nachhaltige Wasserwirtschaft
Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig ein tiefes Verständnis mikrobieller Ökosysteme für die Entwicklung zukunftsfähiger Wassertechnologien ist. Hier setzen die innovativen Studiengänge Bachelor of Science (B. Sc.) und Master of Science (M. Sc.) Gewässerkunde und Wasserwirtschaft der Universität Koblenz an.
Sie verbinden Ökologie, Mikrobiologie, Chemie und Ingenieurwissenschaften und bereiten Studierende darauf vor, sowohl natürliche Gewässersysteme als auch technische Infrastrukturen wie Kläranlagen nachhaltig zu gestalten.
„Wir wollen Studierende befähigen, die Wasserwelt der Zukunft ganzheitlich zu verstehen und verantwortungsvoll weiterzuentwickeln“, betont Dumack.
Dumacks Professur für Aquatische Ökosystemanalyse wird von der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), verankert im Haushalt des Bundesministeriums für Verkehr (BMV), finanziert. Die inhaltliche Verantwortung liegt bei der Universität Koblenz.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Kenneth Dumack
Universität Koblenz
kenneth.dumack@uni-koblenz.de
Originalpublikation:
Weiss A., Elena A.X., Klümper U., Dumack K. (2025). Viral and eukaryotic drivers of prokaryotic and antibiotic resistance gene diversity in wastewater microbiomes. Microbiome. DOI: 10.1186/s40168-025-02307-3
