Ausbreitung von Resistenzen
Während natürliche Resistenzen von Natur aus bei allen Bakterien innerhalb einer Spezies vorkommen werden erworbene Resistenzen über zwei unterschiedliche Wege verbreitet.

Vertikale Übertragung
Bakterien vermehren sich durch Zellteilung. Dabei wird die Erbinformation (DNS) der sich spaltenden Bakterienzelle (Mutterzelle) auf die beiden neu entstehenden Bakterienzellen (Tochterzellen) übertragen. Diese Übertragung von Erbinformationen bezeichnet man als vertikale Übertragung. Auf diesem Wege können prinzipiell alle erworbenen Resistenzinformationen von der Mutterzelle an die beiden Tochterzellen weitergegeben werden. Generell haben Bakterien mit Resistenzmechanismen einen Überlebensvorteil sobald das entsprechende Antibiotikum eingesetzt wird. Ohne diesen Selektionsdruck können die Bakterienzellen aber auch gegenüber sensiblen Bakterien benachteiligt sein. Dies trifft beispielsweise zu, wenn sich resistente Bakterien langsamer vermehren als sensible Vertreter derselben Spezies. Man bezeichnet dieses Phänomen als Fitnessverlust. Das kann dazu führen, dass Resistenzinformationen auch wieder aus einer Bakterienpopulation verschwinden, wenn kein selektiver Vorteil (durch das entsprechende Antibiotikum) für die Bakterien besteht. Resistenzen, die durch Mutationen eines eigenen Gens der Bakterienzelle erworben wurden, führen nur selten zu einem Fitnessverlust. Sie werden häufig über viele Generationen an Tochterzellen vererbt.

Horizontale Übertragung
Erbinformationen werden unabhängig von der Zellteilung von einer fremden Bakterienzelle auf eine andere Bakterienzelle übertragen. Dadurch können Erbinformationen zwischen Bakterien derselben Spezies aber auch zwischen Bakterien unterschiedlicher Spezies ausgetauscht werden.

Mögliche Wege sind:
Übertragung freier DNS (Transformation)
Übertragung mittels Bakteriophagen (Transduktion)
Übertragung von Plasmiden (Konjugation)


Enthält die aufgenommene DNS Gene mit Resistenzinformationen, verfügt das Bakterium nun in der Regel über eine neu erworbene Resistenz. Neben Genen mit Resistenzinformationen werden meist zusätzliche Gene übertragen, die eine Vielzahl unterschiedlicher positiver oder auch negativer Eigenschaften für die Bakterienzelle aufweisen können. Wenn die neu aufgenommene DNS zu einem Fitnessverlust für das Bakterium führt, wird sie bei der vertikalen Übertragung (Zellteilung) ohne entsprechenden Selektionsdruck nicht an die Tochterzellen weitergegeben. Hat die neu erworbene DNS allerdings keinen Einfluss auf die erfolgreiche Vermehrung des Bakteriums, kann eine vertikale Übertragung über viele Generationen erfolgen. Zudem ist jederzeit eine erneute horizontale Übertragung möglich.


Ausbreitung von Resistenzen: vertikal (links) und horizontal (rechts)