Mikrobenzirkus

Gesund mit Mikroben leben


Ein Kommentar

Love-Story mit Mikroben

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Mikroben bestimmen unsere Partnerauswahl (Illustration: Simone Ruschinzik)

Zum Valentinstag sollte man nicht nur seinem oder seiner Liebsten danken, sondern auch den dazugehörigen Genen und Mikroben. Zählt man die Zellen unseres Körpers, ist nur ein Zehntel davon menschlich. Die restlichen 90 Prozent sind Bakterien, das sogenannte Mikrobiom. Wir sind also eigentlich gar keine Einzelwesen- wir sind Holobionten!

Die Erforschung des Mikrobioms, der Gesamtheit der unseren Körper besiedelnden Mikroben, schreitet rasend voran. Die Wissenschaftler vermuten, dass diese Gemeinschaften, von denen die meisten in unserem Darm leben, unsere Gesundheit auf vielfältigen Wegen beeinflussen können: so beispielsweise das Auftreten von Allergien, unser Gewicht, unsere Anfälligkeit für Infektionen sowie unsere Launen. Mikroben machen uns sogar attraktiv und beeinflussen unsere Partnerwahl!

Mikroben machen sexy

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Maus CCO Public Domain

In einer Studie am Massachusetts Institute of Technology (MIT) beobachtete man Erstaunliches, nachdem man Mäuse mit gesunden probiotischen Mikroorganismen fütterte. Die Männchen, deren Magen-Darm-Gesundheit auf diese Weise verbessert wurde, entwickelten sich zu regelrechten „Traumprinzen“ unter den Nagetieren. Sie zeigten ein besonders schön glänzendes Fell, hatten einen erhöhten Testosteronlevel und vergrößerte Hoden. Sie befruchteten ihre Partnerinnen häufiger und produzierten mehr Babies als die Kontrollmäuse.

Bei den Mäuseweibchen hatte die Probiotikagabe noch tiefgreifendere Konsequenzen. Bei den Tieren stieg der Level an Interleukin 10 an, welches dabei hilft, Entzündungen zu vermeiden und Schwangerschaften zu sichern. Außerdem wurde ein wichtiges Hormon produziert – Oxytocin – das sogenannte „Liebes- oder Bindungshormon“. Es wird beim Küssen ausgeschüttet oder beim Stillen. Oxytocin hat auch gleichzeitig große Effekte auf die Mutterschaft. Weibliche mit probiotischen Joghurt gefütterte Mäuse stillten ihre größeren Nachkommen länger und effektiver. Mäuse mit hohen Oxytocin – Level pflegten und umsorgten ihren Nachwuchs.

Danach gefragt, ob solche Erkenntnisse davon auf Menschen übertragen werden könnten, antwortete die Studienteilhaberin und Mikrobiologin Dr. Susan Erdmann vom MIT: „Es gibt bestimmt Zusammenhänge mit Menschen. Harvard-Wissenschaftler berichten konkret von besserer Samenqualität bei Männer nach Joghurt-Genuss“.

Mikroben lassen uns gesund und sexy aussehen. Sie machen die Haut weich und die Haare glänzend.

Bakterien & Co beeinflussen unsere Partnerwahl

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Unsere Erbinformation – die DNA Quelle: CCO Public Domain

Wenn Säugetiere – wie wir Menschen – ihre Partner aussuchen, tun sie dies auf der Basis eines gesunden Erscheinungsbildes.

Dabei wählen sie nicht nur ein attraktives und passendes Set an Genen, um gesunden Nachwuchs zu erzeugen – wahrscheinlich wählen sie auch gleichzeitig eine Mikrobenflora aus, die die Reproduktion erleichtern könnte. Offenbar verrät unsere individuelle Duftnote potenziellen Liebes-Kandidaten, wie es um unsere Abwehrkräfte bestellt ist.

Warum ist das Immunsystem so wichtig bei der Partnerwahl? Sex lohnt sich nur – sagen Evolutionsbiologen – wenn diese Fortpflanzung aussichtsreicher ist als eine Vermehrung ohne Sex. Ein großer Vorteil der schönsten Sache der Welt ist, dass sich die Erbinformationen von Ei- und Samenzelle mischen: Der Nachwuchs ist dadurch genetisch besser gegen Krankheiten gewappnet – das sichert das Überleben der Art.

Wirbeltiere haben in ihrem Erbgut Gene, die zum sogenannten Haupthistokompatibilitätskomplex, kurz MHC-Komplex gehören. Dies ist ein „Erkennungsdienst“ für böse Eindringlinge. Die MHC-Gene sorgen dafür, dass unser Immunsystem fiese Krankheitserreger wie Viren, Bakterien und größere Parasiten bekämpfen kann. Wir haben neun MHC-Gene, von denen es aber Hunderte von Varianten – die Allele – geben kann. Ganz bestimmte Allele sind für ganz bestimmte Eindringlinge zuständig. Daher ist es wichtig, dass der Nachwuchs von Partnern gezeugt wird, deren MHC-Allele sich deutlich voneinander unterscheiden, weil dann mehr Keime aufs Korn genommen werden können. Sex garantiert diese genetische Diversität.

Mikroben haben also eigentlich den Sex erfunden! Schaut man sich die ganze Sache aus der Perspektive der Mikroben macht das auch Sinn. Indem Mikroben die passenden Partner zusammenbringen, helfen sie dabei, ihr eigenes Fortbestehen zu sichern, indem ein neuer Wirt geschaffen wird. Das ist also eine typische Win-Win-Situation!

Danken Sie also den krankheitserregenden Mikroben und Parasiten für die Möglichkeit sich zu verlieben – mit allem was sonst noch dazu gehört.

Das Geheimnis der Körperdüfte

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Traummann am Duft erkennen? (Quelle: CCO Public Domain)

Immer der Nase nach, so könnte das Motto der Suche nach dem Traummann oder der Traumfrau lauten. Schon in den in den Tagen bevor Deos und Parfüms verwendet wurden, transportierten unsere Körpergerüche wichtige Informationen.

Im Tierreich klappt das zumindest perfekt. Mäuse können erschnüffeln, ob ihr potenzieller Partner zu ihnen passt. Brünstige Eber versprühen das Pheromon Androstenon, einen Botenstoff, auf den die Sauen besonders stehen.

Ähnliche Mechanismen vermuten die Forscher auch bei Menschen. Studien zeigen, auch wir folgen in Liebesdingen wahrscheinlich unserem Geruchssinn. Im Namen der Wissenschaft durften Frauen an getragenen Männer-T-Shirts schnuppern und daraus auf die Attraktivität der Hemdenträger schließen. Sie bevorzugten, unbewusst, den jeweils genetisch am besten passenden Partner für den fittesten Nachwuchs.

Neben den Pheromonen spielt auch unser Körperduft eine große Rolle. Normalerweise riecht menschlicher Schweiß nicht. Der Duft kommt erst zustande, wenn Mikroben, wie z.B. Staphylococcus epidermis den Schweiß „essen“ und damit unser individueller Körpergeruch entsteht, der darüber entscheidet, ob wir unser gegenüber riechen können oder nicht. Ob Frauen nun das Aroma des Mikroben-Mix wahrnehmen oder den Duft der Gene, bleibt aber noch ein Rätsel.

Küssen ist eigentlich eine Schluckimpfung

KissKüssen ist bei fast allen menschlichen Kulturen verbreitet. Manchmal ist es auch eher ein Nasenkuss. Auf alle Fälle ist es ein schönes Mittel gegen Virusinfektionen. Bei jedem Kuss werden etwa 80 Millionen Bakterien ausgetauscht. Also nichts für Hypochonder!

Die im Speichel des Partners enthaltenen Bakterien regen den Aufbau von Antikörpern an und verbessern so die Abwehrkräfte. Menschen tragen auch chronische virale Infektionen, die einen Fötus während der Schwangerschaft schädigen können. Das romantische Küssen ist damit wahrscheinlich auch gleichzeitig eine Art Schluckimpfung der Frauen. Damit erhalten sie potenziell gefährliche Infektionen vom Kindsvater und die Chancen einer gesunden Schwangerschaft steigen.

Bruder- und Schwesterliebe

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Affenliebe bei Bonobos (Quelle: CCO Public Domain)

Auch diese Liebe hat eine mikrobielle Komponente. Tiere, die in Gruppen zusammenleben, teilen Parasiten und Infektionen. Sie teilen damit natürlich auch gesundheitsfördernde Mikroben, die sich über die gleichen Mechanismen verbreiten.

Forscher vermuten, dass der Hintergrund nützliche Mikroben miteinander zu teilen, sogar das Sozialverhalten der Tiere begründen könnte. In einem Salamander-Nest werden beispielsweise Mikroben geteilt, um die Eier gegen pathogene Pilze zu schützen. Hummeln teilen symbiotische Bakterien, um sich gegen Parasiten zu wehren. Diese Thesen sind bei Säugetieren noch nicht ausreichend überprüft. Bekannt ist aber, dass Menschen, die zusammenleben, auch das das gleiche Mikrobiom aufweisen. Auch bei Pavianen wird dies beobachtet, die sich gegenseitig pflegen.

Mutterliebe und ein Schwung Mikroben

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Stillen Quelle: CCO Public Domain)

Mütter geben ebenfalls gute Mikroben an ihre Kinder weiter. Zum Beispiel fressen junge Elefanten den Kot ihrer Mutter, um mit den richtigen Mikroben die Nahrung zu verdauen.

Menschen erhalten den ersten Schwung Mikroben bei der Geburt durch den mütterlichen Geburtskanal. Später kommt das Stillen mit Muttermilch dazu, die Milchzucker enthält, den nur spezielle Mikroben in unserem Darm verdauen können.

Mutterliebe hat also auch viel mit dem Versorgen mit dem richtigen Set an Mikroben zu tun und einer strengen Kontrolle über die Mikroben, die wir weitergeben von einer Generation zur nächsten – zu unserem Vorteil.

 

Viel wird noch geforscht in diesem spannenden Feld. Es ist aber eine sehr interessante Vorstellung, dass Liebe, Verlangen, Romantik-Komödien im Kino oder sogar Shakespeares Sonette vom guten Zusammenspiel im wimmelnden Ökosystem der Mikroben abhängen.

Zum Weiterlesen: Dumont-Buchverlag: Warum wir es tun, wie wir es tun

(ab April 2017 als Taschenbuch)

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Mikrobiologische Grüße

Susanne


Ein Kommentar

Viva la Evolution! Coole Visualisierung von Antibiotikaresistenzen

Mikrobiologen sind auch manchmal Künstler. Sie können zum Beispiel mit lebenden Mikroorganismen malen. Microbial Art! So geschehen für eine ungewöhnliche Werbung für den Science-Fiction Film „Contagion“, bei dem ein durch die Luft übertragenes Virus sich rasend schnell ausbreitet und seine Opfer innerhalb von Tagen tötet.

Für die Filmpremiere 2011 in Toronto schuf ein schottischer Pilzforscher ein lebendes Filmplakat für Warner Bros. Zuerst sah man im Schaufenster nur zwei Acrylschalen von 1,8 mal 0,6 Meter, die mit einem beigefarbenen Nährmedium gefüllt waren. Relativ unspektakulär.

Aber nach etwa zwei Wochen zeigte sich der Überraschungseffekt. Etwa 35 gelb, rot und grünblau leuchtende Bakterien- und Pilzarten (z.B. in rot Serratia marcescens) wuchsen in der überdimensionalen Petrischale und formten plastisch das Wort „Contagion“. Das Plakat entfaltete dann schnell eine „ansteckende“ Wirkung. Passanten blieben irritiert und neugierig stehen. Die Werbung funktionierte über die Faszination des Unbekannten und natürlich auch etwas Ekel…

Diese Idee des lebenden Filmplakats inspirierte jetzt den Biologen Roy Kishoni, der an der Harvard Medical School in Boston und dem Technion in Haifa arbeitet, zu einem Projekt, welches Kunst und Wissenschaftskommunikation elegant verbindet. Mithilfe einer gigantischen Petrischale und Zeitrafferaufnahmen kann man Medizinstudenten einfach und intuitiv vermitteln, wie schnell Bakterien mutieren und sich an immer höhere Antibiotika-Konzentrationen anpassen können. Für die Publikation der Ergebnisse im Fachjournal „Science“ nutzte Kishoni die Gelegenheit gleichzeitig, um die Mechanismen der Evolution zu analysieren.

Der Experimentaufbau ist recht einfach zu verstehen. Die übergroße Petrischale mit einem schwarzgefärbten Nährmedium wurde in neun vertikale Banden aufgeteilt. In den Außenbereichen wurde überhaupt kein Antibiotikum aufgebracht, im zweiten Bereich eine Dosis, die das Darmbaktrien E. coli gerade abtötet. Dann erhöhten die Forscher die Antibiotika-Konzentration um den Faktor 10. Im mittleren Bereich war eine sehr hohe Dosis des Antibiotikums Trimethoprim enthalten- etwa 1000 Mal so viel wie nötig ist, um einen nicht resistenten E. coli-Keim abzutöten. Die Arena ist fertig, die Spiele können beginnen!

Als „Gladiatoren“ wurden am Rand E. coli Bakterien dazugegeben. Bei Bakterien können die Generationszeiten sehr kurz sein, je nach Wachstumsbedingungen und nach Bakterienstamm auch sehr verschieden. So braucht ein E. coli nur etwa 20 Minuten, um sich zu verdoppeln.

Die äußerste Bande ohne Antibiotika stellte für die Bakterien kein Problem dar und wurde schnell aufgelöst. In der Zeitrafferaufnahme wird dann der Übergang zur nächsten Bande löchrig. Erste Mutanten entstehen, denen eine höhere Antibiotikadosis nichts ausmacht. Bei gutem Nährstoffangebot wird sich munter weitervermehrt und sich fächerförmig in der Schale ausgebreitet. Innerhalb von 10 Tagen wiederholen sich diese Vorgänge bis zur Mitte der Petrischale.

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E. coli Bakterien Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Überraschend dabei ist, dass nicht immer die besonders resistenten Varianten der Bakterien, den „Sprung“ in die nächste Bande schaffen. Oft sind einfach solche Faktoren wie Standort oder Schnelligkeit entscheidend, wie die Forscher auch mit Erbgutanalysen bestätigten.

Dies ist wahrscheinlich die coolste Visualisierung, bei der man direkt zuschauen kann, wie Evolution „passiert“.  Es ist dabei beides, wunderschön und erschreckend zugleich, wie schnell Bakterien innerhalb von 12 Tagen eine Antibiotikaresistenz entwickeln können.

 

Die Botschaft des Videos ist klar: Mehr Antibiotika einzusetzen, ist auf alle Fälle keine Lösung!

Mikrobiologische Grüße

Susanne