Die Teams vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) und vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei untersuchten gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Potsdam und Wien Wasser- und Sedimentproben aus dem Weißen See und dem Müggelsee in Berlin, dem Stechlinsee und dem Dagowsee in Brandenburg, dem Haussee in Mecklenburg-Vorpommern, aus einem Teich inmitten von Feldern in Brandenburg sowie aus dem Zu- und Abfluss einer großen Wasseraufbereitungsanlage in Berlin. Anschließend analysierten die Forschenden die DNA der in den Proben vorhandenen Bakterien. Die dabei identifizierten Antibiotika-Resistenzgene (ARG) wurden verschiedenen Resistenzgen-Klassen zugeordnet. Dafür kamen unterschiedliche bioinformatische Methoden und genetische Datenbanken zum Einsatz.

„Dieser breite methodische Ansatz erlaubte es uns, im Erbgut der in den Proben vorkommenden Bakterienarten jene Gene zu identifizieren, die für Antibiotikaresistenzen verantwortlich sind“, erklärt Pau de Yebra Rodó, Erstautor der Studie und Doktorand am Leibniz-IZW und am Leibniz-IGB. „Die nachgewiesenen Resistenzgene gehörten zu insgesamt 18 Klassen dieser Resistenzgene – in unterschiedlicher Vielfalt und Häufigkeit an den verschiedenen Standorten.“

Spur der bakteriellen Antibiotika-Resistenzgene auch nach Wasseraufbereitung noch deutlich sichtbar

Im Zufluss der Wasseraufbereitungsanlage kamen Antibiotika-Resistenzgene aller 18 Resistenzgen-Klassen vor, im Abfluss immerhin noch 16, wenn auch in geringerer Häufigkeit. Die Wasseraufbereitung konnte offenbar lediglich ARGs zweier Resistenzgen-Klassen entfernen oder ausreichend stark verdünnen – ARGs gegen Glykopeptid-Antibiotika und gegen Nitroimidazole. Alle übrigen Resistenzgen-Klassen waren im aufbereiteten Wasser weiterhin vertreten.

An zweiter Stelle der Belastungsskala rangierten die städtischen Gewässer: Im Oberflächenwasser des Müggelsees wurden neun Klassen antibiotikaresistenter Gene nachgewiesen, im Sediment des Weißen Sees – also in Bodenschichten, die Oberflächen- und Grundwasser filtern – ebenfalls neun. Dagegen waren die Oberflächenwasser des Haussees, des Stechlinsees und des Dagowsees frei von nachweisbaren ARGs.

„Interessant und besorgniserregend ist hingegen der Nachweis von bakteriellen Resistenzgenen in Sedimentproben der Seen im ländlichen Raum“, sagt Alex Greenwood, Leiter der Abteilung für Wildtierkrankheiten am Leibniz-IZW und Seniorautor der Studie. „Wassernahe Bodenschichten speichern offenbar Belastungen mit antibiotikaresistenten Bakterien und halten diese in der Umwelt vor, auch wenn das Oberflächenwasser keine nachweisbare Belastung (mehr) aufweist.“

Insbesondere Vertreter der gegen Aminoglykosid-Antibiotika gerichteten Resistenzgen-Klasse waren in den Sedimenten in höherer Gesamtlast präsent als im Wasser.

Teiche im ländlichen Raum ebenfalls belastet

Auch in den Wasserproben eines inmitten von Feldern im westlichen Brandenburg gelegenen Teiches wurden Resistenzgene nachgewiesen. Mit sechs Resistenzgen-Klassen war die Vielfalt dort zwar geringer als im Müggelsee oder in den Zu- und Abflüssen der Wasseraufbereitungsanlage, jedoch höher als im Wasser von Stechlinsee, Haussee oder Dagowsee.

Die Resistenzgen-Klassen der Teichbakterien deckten sich größtenteils mit jenen, die auch in städtischen Gewässern nachgewiesen wurden: Aminoglykoside, Phenicole und Tetracycline. Diese Antibiotika werden sowohl in der Humanmedizin als auch in der Nutztierhaltung eingesetzt und gelangen über menschliche sowie landwirtschaftliche Abwässer in die Umwelt.

Dass bei städtischen Gewässern nicht allein die Nähe zu menschlichen Siedlungen für den Eintrag antibiotikaresistenter Bakterien entscheidend ist, sondern auch die Intensität der Gewässernutzung, erläutert Hans-Peter Grossart, Leiter der Abteilung für Plankton- und Mikrobielle Ökologie am Leibniz-IGB. „Im Wasser des Müggelsees wurden erheblich mehr Resistenzgen-Klassen nachgewiesen als in den beiden anderen städtischen Seen, was sehr wahrscheinlich an der intensiveren Nutzung durch die Fischerei, den Schifffahrtsbetrieb und viele Badende liegt.“

Weitere Studien erforderlich

Antibiotikaresistente Bakterien gelten in medizinischen Fachkreisen als eine der großen globalen gesundheitlichen Herausforderungen. „Mit unserer Forschung versuchen wir zu verstehen, wie sich antibiotikaresistente Bakterien in der Umwelt verbreiten und dort möglicherweise auch längerfristig überdauern“, fasst de Yebra Rodó zusammen. „Der Eintrag durch menschliche Aktivitäten ist sicher die Hauptquelle für ARG-tragenden Bakterien in der Umwelt. Dies geschieht vor allem über das Abwasser von Krankenhäusern, landwirtschaftlichen Betrieben und privaten Haushalten.“

Die Forschenden sahen sich in ihrer Studie zudem mit methodischen Herausforderungen konfrontiert. So konnten im Vergleich zwischen Wasserproben, Sedimentproben und Proben aus der Wasseraufbereitungsanlage unterschiedliche Sequenzierungstiefen erzielt werden – ein wichtiger Gütegrad der DNA-Analyse. Die Unterschiede in Vielfalt und Häufigkeit der Resistenzgene in den Bakteriengenomen seien jedoch groß genug gewesen, um belastbare Aussagen zu ermöglichen.

Dennoch seien weitere Untersuchungen notwendig. Künftige Studien sollten ein breiteres Spektrum an Gewässern, mehr Proben pro Gewässer und längere Untersuchungszeiträume umfassen, um Unterschiede in den bakteriellen Antibiotikaresistenzprofilen städtischer und ländlicher Süßwasserökosysteme noch genauer charakterisieren zu können.

Originalpublikation:
Pau de Yebra, Zoccarato, L., Galdindo, J. A., Numberger, D., Abdulkadir, N., Hans-Peter Grossart, & Alex Greenwood (2026). Diversity of antibiotic resistance genes increases in urbanized lakes: A multi-tool screening. iScience, 115892. DOI:10.1016/j.isci.2026.115892

Quelle: Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) im Forschungsverbund Berlin e.V.