Antibiotikaresistente Bakterien in urbanen und ländlichen Gewässern
Ein Forschungsteam aus Berlin analysierte Wasser- und Sedimentproben aus verschiedenen Gewässern in Berlin, Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern sowie aus dem Zu- und Abfluss einer Berliner Kläranlage. Dabei zeigte sich, dass städtische Gewässer eine größere Vielfalt und höhere Konzentrationen von Genen aufweisen, die Resistenzen gegen gängige Antibiotika vermitteln. Die stärkste Belastung wurde an den Zu- und Abflüssen der Kläranlage festgestellt, jedoch fanden sich resistente Bakterien auch in Seen im ländlichen Raum. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift iScience veröffentlicht.
Untersuchungsumfang und Methodik
Die Studie entstand in Zusammenarbeit zwischen dem Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW), dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (Leibniz-IGB) sowie Partnern aus Potsdam und Wien. Proben wurden aus folgenden Gewässern entnommen:
- Weißen See und Müggelsee (Berlin)
- Stechlinsee und Dagowsee (Brandenburg)
- Haussee (Mecklenburg-Vorpommern)
- Ein Teich in landwirtschaftlich genutztem Gebiet in Brandenburg
- Zu- und Abfluss einer großen Wasseraufbereitungsanlage in Berlin
Die DNA der in den Proben enthaltenen Bakterien wurde sequenziert, um Antibiotika-Resistenzgene (ARG) zu identifizieren. Mithilfe bioinformatischer Verfahren und genetischer Datenbanken wurden die ARGs verschiedenen Resistenzklassen zugeordnet. Insgesamt konnten 18 unterschiedliche Resistenzgen-Klassen nachgewiesen werden, deren Vorkommen je nach Standort variierte.
Belastung durch Resistenzgene in urbanen Gewässern und Kläranlagen
Im Zulauf der Wasseraufbereitungsanlage fanden sich ARGs aller 18 Resistenzklassen. Im Ablauf waren noch 16 Klassen nachweisbar, wenn auch in geringerer Häufigkeit. Die Wasseraufbereitung entfernte oder reduzierte lediglich ARGs gegen Glykopeptid-Antibiotika und Nitroimidazole signifikant. In den städtischen Seen zeigte der Müggelsee mit neun Resistenzklassen die höchste Belastung im Oberflächenwasser, während im Sediment des Weißen Sees ebenfalls neun Klassen nachgewiesen wurden. Im Gegensatz dazu wiesen die Oberflächengewässer des Haussees, Stechlinsees und Dagowsees keine nachweisbaren ARGs auf.
Resistenzgene in ländlichen Gewässern und Sedimenten
Besonders bemerkenswert ist der Nachweis von Resistenzgenen in den Sedimenten der ländlichen Seen, obwohl deren Oberflächenwasser keine oder kaum ARGs enthielt. Dies deutet darauf hin, dass sedimentnahe Bodenschichten als Speicher für antibiotikaresistente Bakterien fungieren und diese über längere Zeiträume in der Umwelt erhalten bleiben können. Insbesondere Gene, die Resistenz gegen Aminoglykosid-Antibiotika vermitteln, waren in den Sedimenten in höherer Konzentration vorhanden als im Wasser.
Auch der Teich inmitten landwirtschaftlich genutzter Flächen zeigte eine deutliche Belastung mit sechs Resistenzgen-Klassen. Diese überlappen größtenteils mit den in städtischen Gewässern gefundenen Klassen, darunter Resistenzgene gegen Aminoglykoside, Phenicole und Tetracycline – Antibiotika, die sowohl in der Humanmedizin als auch in der Nutztierhaltung eingesetzt werden und durch Abwässer in die Umwelt gelangen.
Einfluss menschlicher Aktivitäten auf die Resistenzverbreitung
Die Studie verdeutlicht, dass neben der räumlichen Nähe zu menschlichen Siedlungen auch die Intensität der Gewässernutzung eine Rolle für die Belastung mit antibiotikaresistenten Bakterien spielt. So zeigte der Müggelsee eine höhere Vielfalt an Resistenzgenen als andere städtische Seen, was auf intensive Nutzung durch Fischerei, Schifffahrt und Badebetrieb zurückgeführt wird.
Ausblick und Bedeutung der Forschung
Antibiotikaresistente Bakterien stellen eine bedeutende globale Herausforderung für die Gesundheit dar. Die Forschung zielt darauf ab, die Verbreitung und Persistenz dieser Bakterien in der Umwelt besser zu verstehen. Der Hauptanteil der ARG-Einträge erfolgt durch menschliche Aktivitäten, insbesondere über Abwässer von Krankenhäusern, landwirtschaftlichen Betrieben und privaten Haushalten.
Die Analyse der Proben war mit methodischen Herausforderungen verbunden, etwa durch unterschiedliche Sequenzierungstiefen. Dennoch erlauben die deutlichen Unterschiede in der Vielfalt und Häufigkeit der Resistenzgene belastbare Aussagen. Für eine umfassendere Charakterisierung der Resistenzprofile in urbanen und ländlichen Süßwasserökosystemen sind weitere Untersuchungen mit größerem Probenumfang und längeren Beobachtungszeiträumen notwendig.
Kontaktinformationen der wissenschaftlichen Ansprechpartner
Pau de Yebra Rodó
Doktorand, Abteilung Wildtierkrankheiten
E-Mail: rodoizwpau@gmail.com
Prof. Dr. Alex D. Greenwood
Leiter der Abteilung Wildtierkrankheiten
Telefon: +49 (0)30 5168255
E-Mail: greenwood@izw-berlin.de
Originalpublikation
De Yebra P, Zoccarato L, Galdindo JA, Numberger D, Abdulkadir N, Grossart HP, Greenwood AD (2026): Diversity of antibiotic resistance genes increases in urbanized lakes: a multi-tool screening. iScience 115892. DOI: 10.1016/j.isci.2026.115892
