Mikrobenzirkus

Keine Panik vor Bazille, Virus & Co


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Ein Sandkorn ist eine Metropole für Bakterien – Infektion aus dem Sandkasten?

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Blick auf ein Sandkorn unter dem Fluoreszenzmikroskop: Die grünen Pünktchen sind eingefärbte Bakterien, die sich vor allem in Vertiefungen auf dem Sandkorn angesiedelt haben. (Quelle: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie/CC-SA BY 4.0)

Ein einzelnes Sandkorn beherbergt zwischen 10.000 bis zu 100.000 Bakterien. Das fanden gerade deutsche Forscher des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie (MPIMM) in Bremen bei der Untersuchung von Nordsee-Sand heraus. Das bedeutet, dass ein einzelnes Sandkorn so viele Einwohner haben kann wie Flensburg oder Kaiserslautern!

Nun – dass Sand ein dicht besiedelter und aktiver Lebensraum ist, ist schon länger bekannt. Die Wissenschaftler haben nun aber erstmals im Detail das Leben von Mikroorganismen auf einzelnen Sandkörnern unter die Lupe genommen.
Dazu untersuchten sie Sandproben aus der Nordsee bei Helgoland und fanden heraus, dass die Mikroben die Körner keinesfalls gleichmäßig besiedeln, sondern sich in winzigen Rissen und Vertiefungen ballen.

Dort sind sie gut geschützt. Wenn die Sandkörner vom Wasser umströmt und herumgewirbelt werden und aneinander reiben, finden die Bakterien in solchen Einbuchtungen ein sicheres Plätzchen. Auch vor Räubern, die die Oberfläche der Sandkörner nach Nahrung abgrasen, sind sie so einigermaßen sicher.“
(
Max-Planck-Experte David Probandt)

Ungeheure Artenvielfalt auf einem Sandkorn

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Nicht zu erahnen, wer hier alles wohnt: Sandkörner unter dem Binokular. (Quelle: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie)

Wenn ihr langsam den Sand durch die Finger rieseln lasst – mit Millionen von Sandkörnern – rinnen gleichzeitig auch Milliarden Bakterien zwischen euren Fingern hindurch. Manche Arten und Gruppen von Bakterien finden sich auf allen untersuchten Sandkörnern, andere treten nur vereinzelt auf.

„Auf jedem einzelnen Sandkorn fanden wir tausende verschieden Arten von Bakterien“. Mehr als die Hälfte der Bewohner gleicht sich auf allen Körnern. Wir vermuten, dass diese bakteriellen ‚Stammspieler’ auf jedem Sandkorn eine ähnliche Funktion ausüben. Jedes Korn hat quasi die gleiche grundlegende Besetzung und Infrastruktur.“
(
Max-Planck-Experte David Probandt)

Sandige Küsten als riesige Filter 

Aus der Untersuchung eines einzelnen Sandkorns erfahren die Forscher viel über die generelle bakterielle Vielfalt von Sand. Die sandliebenden Mikroorganismen spielen eine bedeutende Rolle für das Ökosystem, indem sie etwa Kohlenstoff und Stickstoff aus dem Meer oder aus dem Wasser von einmündenden Flüssen verarbeiten und wie riesige Filter wirken. 

„Jedes Sandkorn funktioniert wie eine kleine Bakterien-Vorratskammer. Es liefert den nötigen Nachschub, um die großen Stoffkreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff und auch Schwefel am Laufen zu halten.“ (Max-Planck-Experte David Probandt)

So können widrige Bedingungen denen die Bakteriengemeinschaft auf einem Sandkorn gerade ausgesetzt ist – durch die große Vielfalt ihrer ‚Stammspieler’ ausgeglichen werden. Es findet sich immer jemand, der die Substanzen aus dem Umgebungswasser verarbeitet.“

Originalpublikation: The ISME Journal: „Microbial life on a sand grain: from bulk sediment to single grain

 

Sandkasten als “Brutstätte“ für Keime?

 

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Welche Keime kommen in Sandkästen vor? (Quelle: Pixabay)

Was bedeuten diese neuen Erkenntnisse nun für unseren Alltag? Können sich die Kinder im Sand mit Keimen infizieren? Und falls, ja, was kann man dagegen tun?

Sandkästen sind Spielparadiese für kleine Kinder. Es gehört zu den elementarsten Erfahrungen. Kaum ein anderes Material regt in dem Maße die Fantasie und die Sinneswahrnehmung an und bietet so viele Variationsmöglichkeiten. Doch es gibt natürlich auch Bedenken: Die mögliche Infektionsgefahr durch Krankheitserreger im Spielsand ist in jedem Jahr wieder ein Thema des Öffentlichen Gesundheitsdienstes.

Was ist drin im Sand?

Für die hygienische Beurteilung von Spielsand gibt es keine einheitlichen Untersuchungsmethoden oder Bewertungsmaßstäbe. Es gibt aber einige wissenschaftliche Untersuchungen zu dem Thema.

Gerade hier im Norden hat das Niedersächsische Landesgesundheitsamt ein Merkblatt herausgegeben, für das mehrere wissenschaftliche Studien gesichtet wurden.
Die Autoren geben zu bedenken, dass alle Oberflächen in der Umgebung des Menschen mit Bakterien besiedelt sind. Deshalb ist es keine Überraschung, dass sich in einer Untersuchung selbst in frisch eingebrachtem Spielsand nach kürzerer Zeit eine ähnliche Keimzahldichte und -Verteilung fand wie in älterem Spielsand. Überwiegend handelte es sich dabei aber um für die Gesundheit des Menschen irrelevante Bodenbakterien.

Auch in einer Studie, in der gezielt unter anderem nach sogenannten enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) in Spielsand gesucht wurde, konnten keine krankmachenden Keime gefunden werden.

In einer systematischen Untersuchung von 148 Spielsandproben in den Jahren 2000 und 2001 durch das Landesgesundheitsamt von Baden-Württemberg fanden die Experten sehr wohl Krankheitserreger. In etwa 40 Prozent der Proben wurden fäkale Verunreinigungen nachgewiesen, Parasiten bzw. deren Eier wurden in 26 Prozent der Proben gefunden. In der Hälfte der Fälle handelte es sich dabei um Erreger, die für den Menschen bedeutsam sein können.

Dennoch gaben die Experten Entwarnung: Unter Berücksichtigung der Erfahrungen sei das Krankheitsrisiko durch verunreinigten Spielsand insgesamt als gering einzuschätzen. Möglicherweise wird das Immunsystem mit den Erregern leicht fertig, weil sie nur in einer niedrigen „Dosis“ im Sand enthalten sind.

Durchfallkeime weit verbreitet

Dr. Marc Siegel, Professor für Medizin am NYU Langone Medical Center in New York City, beschreibt Sandkästen als „Schwimmbäder ohne entsprechende Desinfektion, wie z.B. durch Chlor“.

Forscher testeten in Spanien Sandkästen und kamen zu dem Ergebnis, dass bei fast 53% ein besonders tückisches Bakterium namens Clostridium difficile (C. difficile) nachweisbar war. C. difficile ist ein grampositives Stäbchenbakterium, das Sporen bilden kann. Das Bakterium kommt überall in der Umwelt vor (z.B. Boden, Oberflächenwasser) und kann im Darmtrakt von Tieren und Mensch nachgewiesen werden.

„Die Ergebnisse unserer Arbeit sind aber nicht alarmierend“, erklärte Studienleiter Prof. Dr. José L. Blanco von der Abteilung für Tiergesundheit an der Complutense Universität in Madrid (Departamento de Sanidad Animal, Facultad de Veterinaria, Universidad Complutense de Madrid). „Wir haben viele Bakterien in unserer Umwelt, die krank machen können. Wir müssen aber mit ihnen leben und lernen, mit ihnen zu leben“, sagte er.

C. difficile kann beim Menschen Beschwerden auslösen, die von leichten Durchfällen bis hin zur lebensbedrohlichen Entzündung des Dickdarms reichen, erklärte Blanco. Die Bakterien (Sporen) werden über den Mund aufgenommen. Erkrankte scheiden große Mengen von Bakterien/Sporen mit ihrem flüssigen Stuhl aus. Über verunreinigte Oberflächen oder Hände kann sich der Erreger dann verbreiten.

C. difficile ist außerdem nicht der einzige Keim, der sich im Sand versteckt. Bei Studien in den Vereinigten Staaten wurden noch andere Krankheiterreger in Sandkästen gefunden, einschließlich Parasiten wie Toxoplasma gondii, die Grippe-ähnliche Symptome verursachen können, und Würmer. Letztere können von Katzen oder Hunden kommen.

„Wenn Sie Ihre Kinder in Sandkästen spielen lassen, stellen Sie sicher, dass Sie ihre Hände waschen oder zumindest Desinfektionstücher verwenden, bevor und nachdem sie spielen“, riet Siegel.

Der Bericht wurde am 7. Juli in der Zeitschrift „Zoonoses and Public Health“ veröffentlicht. (Quelle: HealthDay/MedlinePlus, Zoonoses and Public Health, RKI, BfR)

Tipps für eine gute Sandkastenhygiene

Damit der Sand sauber bleibt, gilt es einige Regeln zu befolgen.

  1. Regelmäßig sollte eine mechanische Reinigung des Spielsandes durchgeführt und dabei Laub, Tierkot und Abfälle entfernt werden.
  2. Gegen Verunreinigungen durch Tierkot wird eine luftdurchlässige Abdeckung (Netze oder Gitter) empfohlen, die Hunde und Katzen fernhält. Geschlossene Abdeckungen (Planen oder Bretter) hingegen sind nicht empfehlenswert, da sich darunter ein für die Entwicklung von Keimen und Ansiedelung von Ameisen günstiges Mikroklima entwickelt.
  3. Eine gelegentliche Lockerung, Durchlüftung und Austrocknung des Sandes verschlechtert nicht nur die Lebensbedingungen für mögliche Krankheitserreger, sondern verbessert auch die Spieleigenschaften.

(Deutsches Grünes Kreuz e. V. Internet: http://www.dgk.de)

Gelassenheit statt übertriebener Maßnahmen

Von darüberhinausgehenden Maßnahmen wie chemischen oder thermischen Desinfektionsmaßnahmen des Sandes raten Experten ab, da sie unnötig, nicht effektiv und teuer sind.

Sicherlich ist es sinnvoll darauf zu achten, dass beim Backen von „Sandkuchen“ nicht zu viel davon im Magen des Nachwuchses landet. Es ist aber sicher nicht realistisch, das Verschlucken von Spielsand komplett zu verhindern.
Was diesen Punkt anbelangt, ist ein wenig Vertrauen in die Abwehrkräfte gefragt. Und vergessen werden sollte auch nicht: Ein bisschen Dreck trainiert durchaus die Immunabwehr und beugt Allergien vor, wie man heute weiß.

Quellen

  1. 1. Sichere Kita, Außengelände; Herausgeber: Unfallkasse Nordrhein-Westfalen, Ausgabe Oktober 2014
  2. Merkblatt Spielplatz-und Spielsandhygiene; Herausgeber: Niedersächsisches Landesgesundheitsamt, 2. Aufl . August 2005
  3. Hygienische Beurteilung von Spielsand – Merkblatt 2005 Regierungspräsidium Stuttgart, Landesgesundheitsamt
  4. Kohnen, Wolfgang et al. Untersuchungen zur mikrobiologisch-hygienischen Qualität von Spielsand. Umweltmed Forsch Prax 2001, 6 (1), 25 – 30.

 

Mikrobiologische Grüße

Susanne


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Warum duftet Erde eigentlich erdig?

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Gartenboden im November (S. Thiele)

Jetzt im grauen November steigen uns oft modrige-erdige Gerüche in die Nase. Besonders Waldboden hat nach dem Regen einen sehr typischen Duft. Wo kommt der eigentlich her?

Das Phänomen wurde 1964 als „Petrichor“ beschrieben und zunächst auf anorganische Materialien zurückgeführt. Heute weiß man, dass der „erdige“ Geruch durch fleißige Bodenbakterien, Streptomyzeten oder Myxobakterien, verursacht wird. Sie produzieren einen Alkokol, der uns ganz typisch an den Duft von Erde erinnert. Die bizyklische Verbindung heißt Geosmin.

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Dieser Alkohol riecht nach „Walderde“. Wir Menschen können diesen Duftstoff sehr gut wahrnehmen. Unser Geruchssinn reagiert auf Geosmin hochsensibel, die Geruchsschwelle liegt bei 0,1 ppb (parts per billion). Das bedeutet, dass wir ein Geosmin-Molekül sogar unter 10 Milliarden Luftmolekülen „erschnuppern“ können.

Bei Trockenheit riechen wir aber gar nichts, weil dann auch die Bodenbakterien inaktiv sind und ruhen. Regnet es aber, schmeißen die Bakterien ihren Stoffwechsel wieder an und die intensiven Düfte umwehen unsere Nasen.

Die Geosminproduzenten, die Streptomyzeten (Mikrobe des Jahres 2016), sind übrigens ganz eigenartige Bakterien. Sie wachsen mycelartig die Pilze und bilden fädige Pilzfäden, im Fachjargon als Hyphen bezeichnet. Deshalb hat man diese Mikroorganismen auch lange zu den Pilzen gezählt. Heute ist man schlauer und weiß, dass es sich um weitverbreitete Gram-positive Bakterien handelt. Sie leben zwar im Waldboden, brauchen aber trotzdem Luft zum Wachsen und sind damit aerobe Mikroorganismen.

Manchmal bemerken wir die „erdigen“ Düften auch an Lebensmitteln oder anderen Orten. Erdige Gerüche beim Wein deuten zum Beispiel auf einen Weinfehler hin. Hier wird der Duft durch bestimmte Schimmelpilze erzeugt, wenn die Reben von der Grauschimmelfäule (Botrytis cinerea) befallen waren.

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Rote Beete hat durch Geosmin ein erdiges Aroma (Quelle: Public Domain)

Auch Rote Bete (Beta vulgaris) riecht etwas erdig. Das liegt ebenfalls am Geosmin und macht das besondere Aroma der roten Knolle aus. An deren Schale haftet trotz guter Reinigung immer noch viel Erde an. Wenn die Knolle dann geschält wird, gelangt Geosmin in den Knollensaft bzw. ins Knollengewebe.

Da Menschen erfahrungsgemäß auf Geosmin sehr positiv regieren, setzen besonders findige Marketingstrategen den „frischen Duft nach Regen“ auch gern kommerziell ein z.B. als Raumparfüm in Outdoorgeschäften für Naturliebhaber. Das Bakterienparfüm animiert uns dann zum ausgiebigen Shoppen.

Mikrobiologische Grüße

Susanne