Mikrobenzirkus

Von Mikroben und Menschen


6 Kommentare

Migräne: Sind Bakterien schuld?

brain-1845962_1920_CCO

Migräne bedeutet weit mehr als übliches „Kopfweh“. Rund 15 Prozent der Bevölkerung leiden unter Migräne. Frauen häufiger als Männer. Im Schnitt erleiden die meisten zwei Attacken im Monat, die jeweils bis zu drei Tage dauern. (Quelle: CC0_Public Domain)

Da ich – wie 15 Prozent der Bevölkerung – in Abständen heftige Migräneattacken bekomme, verfolge ich interessiert neue Forschungsansätze und Theorien zur Vorbeugung und Behandlung. Neue Theorien zur Migränevorbeugung stehen im engen Zusammenhang mit dem Vagusnerv oder mit einem „Nitratkopfschmerz“.

Gehirn und Darm eng verbunden

Der Vagusnerv zieht seine Bahn vom Gehirn aus in den Bauchraum und ist an der Regulation fast aller inneren Organe beteiligt. Er kontrolliert Funktionen wie unseren Herzschlag, die Atmung, Verdauung. Einige Forscher gehen davon aus, dass ein Zusammenhang zwischen Migräne und dem Mikrobiom besteht – die bei jedem Menschen individuelle Gesamtheit der Mikroorganismen im Darm.

„Die Bakterien haben einen Einfluss auf die Barriere-Funktion der Darmwand, die Gifte und schädliche Keime am Eindringen hindert. Bei einer Darmentzündung etwa ist dieser Mechanismus gestört. Es gibt Hinweise, dass das Mikrobiom auch auf Entzündungszellen im Hirn wirken kann.“
Andreas Straube, Leiter der Neurologischen Poliklinik am Klinikum Großhadern und Präsident der Deutschen Migräne- und Kopfschmerzgesellschaft

anatomy-160524_1280 CC0 Public Domain

Hintergrund dafür ist die Vermutung, dass nicht allein das Gehirn über Nerven Informationen an den Darm sendet, sondern dass diese Kommunikation auch umgekehrt läuft. Bezogen auf die Migräne lautet die These, dass bestimmte Bakterienstämme in der Darmwand über den Vagusnerv als Verbindung zum Gehirn Attacken begünstigen können.

 

Daraus ergibt sich der Umkehrschluss: eine gezielte Veränderung der Darmflora müsste helfen können, Anfälle zu verhindern. Migräne hat häufig auch mit Beschwerden des Magen -Darm-Traktes zu tun.
Aktuell laufen im Team von Andreas Straube kleine Studien mit bestimmten Probiotika, welche die Darmflora von Migränepatienten verändern sollen. Erste positive Effekte sind zu sehen. Es sind aber noch weitere umfangreiche Forschungen notwendig, um tatsächlich zu klären, ob man so Migräne lindern kann.

Mundflora möglicher Triggerfaktor

Spinat_top-view-1248955_1920_CC0

Grünes Blattgemüse sorgt bei manchen Menschen für Kopfschmerzen. Dabei könnte es sich um einen Nitratkopfschmerz handeln, verursacht durch bestimmte Bakterien, die in der Mundflora leben. (CC=_Public Domain)

 

Eine weitere neue Theorie konzentriert sich besonders auf die Bakterienflora im Mund von Migränepatienten. Der Verzehr Nitrathaltiger Lebensmittel könnte bei einigen Betroffenen Kopfschmerzattacken auslösen.

Nitrat kommt zu Beispiel in Wurst, Rote Beete, Kohlrabi oder grünem Blattgemüse wie Spinat vor. Manche Menschen bekommen nach dem Verzehr dieser Lebensmittel Kopfschmerzen. In Untersuchungen verursachte auch medizinisch verabreichtes Nitrat – etwa aus Nitrosprays für Patienten mit Angina Pectoris oder Herzinsuffizienz – bei vier bis fünf Anwendern starke Kopfschmerzen aus. Welche Gründe sehen die Forscher?

Bakterien reduzieren Nitrat

Pseudomonas

In der Mundhöhle leben Bakterien, die Nitrate aus der Nahrung zu Nitrit reduzieren können, z.B. die Gattungen Pseudomonas oder Streptokokken. Wir Menschen verfügen selber nicht über ein entsprechendes Enzym dazu.
Im Blutkreislauf kann Nitrit dann zu Stickstoffmonoxid (NO) umgewandelt werden, welches gefäßerweiternd wirkt.
Eine starke Weitung der Adern im Gehirn gilt als wahrscheinlicher Auslöser plötzlicher Migräneattacken. Verzögerte Attacken, zum Beispiel nach dem Verzehr von triggernden Lebensmitteln, werden vermutlich durch andere Mechanismen ausgelöst (darunter die NO-abhängige S-Nitroyslierung).

„Bisher wurde angenommen, dass gewisse Lebensmittel – darunter Schokolade, Wein und nitratreiche Speisen – Migräne auslösen oder ihr Auftreten zumindest begünstigen können. Daher vermuteten wir, dass eventuell ein Zusammenhang zwischen der Ernährung, den Mikrobiomen eines Menschen, und dem Auftreten von Migräne besteht. “
Antonio Gonzalez, Hauptautor der unten genannten Studie im Journal MSystems,

In einer  Mikrobiomanalyse fand das Team um Prof. Dr. Rob Knight von der San Diego School of Medicine in Kalifornien heraus, dass bei Migränikern mehr Nitrat-reduzierende Bakterien in der Mundhöhle vorkommen als bei anderen Menschen. Die Forscher hatten das Mikrobiom in Kot- und Speichelproben von Menschen, die unter Migräne leiden aus dem „American Gut Project“ analysiert, wie sie im Journal MSystems beschrieben. Dabei stellten die Forscher fest, dass Menschen, die häufig unter Migränen litten, mehr nitratreduzierende Bakterien aufwiesen. Insgesamt wurden über 170 Oral- und 2.000 Stuhlproben analysiert.

„Wir konnten feststellen, dass die im Mund vorkommenden Bakterien sich in Maßen positiv auf das Herz-Kreislauf-System auswirken. Im Überschuss wurden sie allerdings mit Migräne-Anfällen in Verbindung gebracht. Bisher ist noch unklar, ob die erhöhte Anzahl von Mikroben Auslöser oder Folgeerscheinung einer Migräne ist.“
Dr. Embriette Hyde

Noch unklare Erkenntnis: Weitere Studien notwendig

Obwohl die Migräne-Erkenntnisse natürlich revolutionär wirken und mögliche Erklärungen liefern könnten, ist der Zusammenhang von Nitrat und den Attacken noch nicht eindeutig bestätigt. Es ließe sich schwer beurteilen, ob die erhöhte Anzahl der Nitrat-reduzierenden Bakterien in den Speichelproben eine zufällige Begleiterscheinung sei oder tatsächlich mit einer Unverträglichkeit von Blatt- und Wurzelgemüse zusammenhängt.
Weitere Studien sollen es sich zur Aufgabe machen, genau diese Antwort zu liefern, um betroffenen Patienten bei der Vermeidung von quälenden Schmerzattacken behilflich zu sein. Falls ein Zusammenhang besteht, könnten zukünftig einmal Probiotika zur Migräneprohylaxe entwickelt werden.

Link zur Publikation:

Migraines are correlated with higher levels of nitrate-, nitrite-, and nitric oxide-reducing oral microbes in the American Gut Project Cohort,” wurde online publiziert am 18. Oktober 2016  im Journal  der American Society for Microbiology.

Wie immer freue ich mich über deine Kommentare oder Anregungen.

Mikrobiologische Grüße

Susanne


Hinterlasse einen Kommentar

Stadtwohnungen – Reservoir für menschliche Bakterien

Lattobacilli

Lactobacillus spec., Hautbakterium des Menschen (Wikipedia CC BY 3.0)

Wo wir leben – auf dem Land oder in der Stadt – hat einen dramatischen Einfluss auf die Mikroben in unserer nächsten Umgebung – in unseren Heimen. Sind wir in ländlichen Umgebungen vermehrt den Keimen aus der Umgebung ausgesetzt – von Tieren oder aus der Natur – so umgeben wir uns in Stadtwohnungen meist nur noch mit unseren eigenen menschlichen Mikroorganismen, die wir selbst aus dem Mund, von unserer Haut oder über den Darm an die Umwelt abgeben.

Je städtischer wir leben, desto menschlicher sind die Bakteriengemeinschaften geprägt. Das hat jetzt ein internationales Forscherteam von der New York University in der Online-Zeitschrift „Science Advances“ berichtet. Wie sich der mikrobiologische Fingerabdruck, den wir in unseren Wohnungen hinterlassen auf unsere Gesundheit auswirkt, ist noch unklar.

Das Forscherteam untersuchte verschiedene Orte im Amazonasbecken in Südamerika. Dabei nahmen sie Proben in unterschiedlichen Haushalten: in offenen Hütten in traditionellen Urwaldsiedlungen, in einem kleinen Dorf, in einer 400.000 Einwohnerstadt und in Wohnungen der Großstadt Manaus mit 1,8 Millionen Einwohnern. Überall fanden die Forscher eine sehr große Artenvielfalt an Mikroben aber mit einer völlig unterschiedlichen Zusammensetzung. Die offenen Hütten im Dschungel haben logischerweise durch fehlenden Innen- und Außenwände einen ganz anderen Zugang zu Keimen aus der Umwelt.

 

Stadtwohnungen fehlen Umweltkeime

In Stadtwohnungen kapselt man sich viel mehr der Außenwelt ab durch Mauern und Zwischenwände. Hier wimmelt es von Keimen, die vom Menschen sind – aus der Mundhöhle, aus dem Darm oder von unserer Haut. Jeder Mensch trägt eine Wolke aus Mikroorganismen mit sich. Diese Mikroorganismen sitzen überall auf der Haut, aber auch im Körper. In den gut abgedichteten Stadtwohnungen sind wir Menschen also selbst die erste Quelle für die Mikroorganismen in unserer Umgebung. Aus mikrobiologischer Sicht „vermenschlichen“ sich die Häuser und Wohnungen. Das könnte auch dazu führen, dass womöglich eine Übertragung von Krankheitserregern erleichtert wird, meinen die Forscher.

Jean F. Ruiz-Calderon et al. Sci Adv 2016

Jean F. Ruiz-Calderon et al. Sci Adv 2016

Was geschieht aber mit uns, wenn wir es in unseren Stadtwohnungen nur noch mit einem sehr reduzierten Artenspektrum an menschlichen Mikroorganismen zu tun haben? Ist das die Erklärung für vermehrte Immunstörungen, wie Asthma oder Stoffwechselprobleme von Menschen, die in den Städten leben?
Die Forscher sehen die Hygiene-Hypothese bestätigt. Diese geht davon aus, dass das Immunsystem von Kleinkindern in der Entwicklung beeinträchtigt wird, wenn die Umgebung zu sauber ist und zu wenige Keime enthält. So werden allergische Erkrankungen gefördert. Kontakt zu Bakterien aus der Umwelt ist besonders wichtig, damit das Immunsystem von Kindern lernt zwischen menschlichen und nichtmenschlichen Mikroben zu unterscheiden.

Die Mischung macht‘s

In der Studie konnten die Mikrobiologen in den Stadtwohnungen sogar einzelne Proben bestimmter Mikroorganismenmischungen speziellen Räumen wie Bad, Küche oder Schlafzimmern zuordnen. Wobei sich die Zusammensetzungen deutlich unterschieden.

Im vergangenen Jahr hatten US-Forscher auch schon gezeigt, dass es deutliche Unterschiede in der Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft gibt, je nachdem ob ein Mann oder eine Frau in der Wohnung lebt. Hunde oder Katzen hinterlassen ebenfalls ihren ganz typischen mikrobiologischen Fingerabdruck (Studie in der Fachzeitschrift „Proceedings B“ der britischen Royal Society).

In der Pilotstudie wurden bisher nur 10 Behausungen untersucht. Für allgemeingültige Aussagen ist es sicherlich noch zu früh. Die Forscher wollen die Untersuchungen an einem anderen Ort der Welt wiederholen und außerdem untersuchen, ob die Mikroben mit ihren Menschen auch vom Land in die Stadt umziehen. Wir bleiben gespannt!

 

Quellen:

Fachblatt „Science Advances“

http://advances.sciencemag.org/content/2/2/e1501061


Hinterlasse einen Kommentar

Sherlock Holmes und die Mikrobenwolke

„Trauen Sie niemals allgemeinen Eindrücken, mein Junge, sondern konzentrieren Sie sich auf Einzelheiten.“ (Sherlock Holmes. Eine Frage der Identität)

 

512px-Basil_Rathbone_as_Sherlock_Holmes_(profile)

Basil Rathbone als Sherlock Holmes (common licence wikimedia)

Sherlock Holmes müsste heute schon einige mikrobiologische Kenntnisse haben, um noch zeitgemäß Verbrecher zu jagen. Ganz zu schweigen von einem Minimum an molekular-biologischen Grundlagen.

Fingerabdrücke, die eineiige Zwillinge unterscheiden, oder die Identifizierung über unser Erbgut -die DNA- sind schon wieder ein alter Hut in der modernen Forensik. Inzwischen versuchen Forscher sich auch ein anderes biologisches Phänomen zu nutze zu machen.  Jeder Mensch besitzt seine ganz persönliche Mikroben-Wolke und ist auch darüber identifizierbar. Sie ist so unverwechselbar wie ein Fingerabdruck.

Wir teilen unseren Körper mit Milliarden von Mikroben. Diese finden sich auch überall in unserer Umgebung wieder. Menschen hinterlassen, wo sie gehen und stehen, mikrobielle Spuren. Die Mikroben rieseln von uns herab mit Hautschüppchen aus den Haaren, wir atmen sie mit unserer Atemluft als ein Bioaerosol aus. Unser Schweiß verdunstet und wir geben sie darüber an die Umwelt ab. Und wir sind natürlich nicht allein. Mit uns verteilen auch unsere Mitmenschen ihre Keime.

 

Mehrere tausend unterschiedliche Bakterientypen

Argonne National Laboratory

Jeder Mensch besitzt seine ganz persönliche Mikrobenwolke (Argonne National Laboratory)

 

James Meadow und seine Kollegen von der University of Oregon wollten ganz genau wissen, welche und wieviel Bakterien ein völlig still sitzender Mensch in zwei bis vier Stunden an seine Umwelt abgibt. Sie ließen in einem Experiment elf Menschen, frisch geduscht und nur mit Shorts und T-Shirt bekleidet in speziellen Klimakammern sitzen. Sterile Luft wurde über spezielle Filter wieder abgesaugt und herabsinkende Bakterien wurden in Petrischalen am Boden aufgefangen. Die Forscher analysierten über die 16S ribosomale RNA, ganz spezifische Fragmente der RNA, zu welcher Bakteriengruppe die Mikroben gehörten. Obwohl sich die elf Probanden in der Textkammer nicht bewegt hatten, fanden sich dort mehrere tausend Bakterientypen, die vor allem auf oder im Körper des Menschen leben, z.B. Streptokokken aus dem Mund oder Propioni- oder Corynebakterien von der menschlichen Haut.

 

Persönliche Signatur in der Mikrobenwolke

 

mikrobenwolke2g

Unsere persönliche Mikrobenwolke (PeerJ)

Überraschend für die Forscher war, dass sie sogar verschiedene Personen anhand ihrer einzigartigen Mikrobenwolke unterscheiden konnten. So wurden bei einem Versuchteilnehmer  große Mengen des Bakteriums Dolosigranulum pigrum gefunden, welches in den oberen Atemwegen des Menschen vorkommt. Typisch für einen weiteren Probanden war vermehrt das Bakterium Staphylokokkus epidermis, welches auf der Haut und auf Schleimhäuten des Menschen zu finden ist. Proben der einzigen Frau im Experiment enthielten  Lactobacillus crispatus, ein Bakterium aus der gesunden Vaginalflora.
Fast alle Keimproben konnten früher oder manchmal später eindeutig ihrem ursprünglichen Besitzer zugeordnet werden. Die persönliche Mikrobiom-Signatur ergab sich aus den Unterschieden in der Kombination der Keime.

Die Entdeckung der individuellen Keimwolke eines jeden Menschen hat durchaus Potenzial für praktische Anwendungen. Zum Beispiel könnten die neuen Erkenntnisse, eingesetzt werden, um die Verbreitung von Krankheitserregern in Gebäuden besser zu verstehen.

Nützliche Hinweise für die Verbrecherjagd

Anhand der persönlichen Bakterienaura könnte man in der Forensik mit diesem Verfahren feststellen, wo sich eine verdächtige Person zuletzt aufgehalten hat. Ganz ausgereift und massentauglich ist die Methode aber noch nicht, so James Meadow. Daher ist das wohl noch Zukunftsmusik, zumal es dabei auch sensible Daten zu Krankheitserregern geben kann.
Trotzdem gewinnt der mikrobiologische Detektiv-Ansatz an Beliebtheit. US-Forscher aus Illinois untersuchten vor kurzem die Schuhsohlen von Konferenzteilnehmern aus Vancouver, Washington DC und Kalifornien und konnten anhand der mikrobiologischen Bodenspuren nachweisen, wer an welchem Ort war. Das wären doch schon erste Erfolge für einen modernen Sherlock Holmes.

„Watson, ich kombiniere.“ (Arthur Conan Doyle)

 

Quelle:

 

Über Dein Feedback freue ich mich!

 

 


Hinterlasse einen Kommentar

Buchtipp: „Die Herrscher der Welt“ von Bernhard Kegel: Wie Mikroben unser Leben bestimmen

Kegel

Leseprobe:Bernhard Kegel: Die Herrscher der Welt – Wie Mikroben unser Leben bestimmen Dumont-Verlag (S. Thiele)

Mikroben sind die „Die Herrscher der Welt“. Ob auf unserer Zunge oder in unserem Darm, ob unter dem Meeresboden oder in der Troposphäre. Überall kommen Bakterien, Viren und andere Mikroben vor. Sie sind die eigentlichen Herrscher der Welt. Erst seit wenigen Jahren wissen die Forscher wie schwindelerregend hoch ihre Zahl und wie groß ihre Bedeutung ist.

Bernhard Kegel, seines Zeichens Biologe und versierter Romanautor, hat ein spannendes und sehr informatives Sachbuch geschrieben. Ich hatte das Glück ihn im Juni 2015 bei einer Lesung zum Buch im Haus der Wissenschaft in Braunschweig zu erleben. Danach stand das Buch mangels Zeit bei mir einige Monate im Bücherregal. Im Nachhinein hat mir die Lektüre des Buches viel besser gefallen als die Buchlesung – hält das Sachbuch doch einige sehr spannende bis revolutionäre Gedankengänge bereit.

 

Leben kann man nicht alleine !

Wir lernen von Kegel, dass „wir alle nicht allein sind“. Es ist Zeit, den Menschen und andere Lebewesen nicht mehr nur als Individuum zu betrachten, sondern als einen „Holobionten“. Als eine Gemeinschaft verschiedener Lebewesen, die sich zu einem größeren Organismus zusammengetan haben – zum gegenseitigen Vorteil.

Nur wenn tierische Polypen, Algen und Bakterien zusammenarbeiten, können etwa Korallen im nährstoffarmen Meer überleben. Es geht immer um Kooperation!
Viele Lebewesen sind gleichzeitig auch immer ein Ökosystem. Und das gilt für Organismen vom Blauwal bis zum Regenwurm. Alle sind Holobionten. Natürlich auch der Mensch. Viele Bakterien bevölkern unsere Haut und an Verdauung wäre ohne Bakterien gar nicht zu denken!
Unser Darm ist sogar der am dichtesten besiedelte Ort der Welt. Hier brauchen wir die Mikroben als „Verdauungshelfer“. Es gibt keine Tierart auf unserem Planeten, die ohne die kleinen Stoffwechselhelfer auskommt. Bakterien sind einfach die „besseren Chemiker“. Nachweisbar ein Drittel aller Stoffe, die durch unseren Körper transportiert werden, stammen von Mikroben. Damit reicht deren chemischer Einfluss über das Kreislaufsystem bis in entlegenste Körperregionen, z.B. bis zum Gehirn, wo mikrobielle Substanzen an ganz elementaren Nervenfunktionen mitwirken.

Immunsystem mal anders erklärt

Auch unsere Vorstellung von Mikroben war jahrelang verzerrt. Völlig fixiert auf die Krankheitserreger, sahen die Forscher das Immunsystem immer als „Abwehrbollwerk“ im Krieg gegen die Mikroben. Dieses etwas militärische Bild ist laut Kegel völlig überholt. War no more. Er spricht sogar von einer „Willkommenskultur für Symbionten“.
Unser Immunsystem ist wählerisch. Nicht jeder darf beim „Holobionten“ mitmischen. Unsere Zellen und Antikörper haben die Aufgabe, schädliche Bewohner zu erkennen und abzuwehren und freundlichen Bewohner ihren Platz im Superorganismus zuzuweisen – zum Erhalt der artspezifischen Partnergemeinschaft. Das ist mal eine fundamental andere Art der Welt außerhalb unseres Körpers gegenüberzutreten.

Besonders spannend fand ich auch die Beschreibungen, wie das Mikrobiom einer Schwangeren an das Baby übertragen wird. Kegel erklärt gut verständlich, warum Kaiserschnitte ohne medizinischen Grund keine gute Idee sind und warum manche Säuglinge mit den berüchtigten Dreimonats-Koliken ständig schreien und ihre Eltern fast in den Wahnsinn treiben.

Startschuss für eine neue Evolutionstheorie?

Eine Frage stellt sich nun, da wir alle keine Individuen sondern Holobionten sind -also aus Hunderten oder tausenden von Organsimen zusammengesetzt. Ist dann der Superorganismus Gegenstand der natürlichen Selektion oder haben wir eine „Gruppenselektion“ – ein höchst strittiges Thema unter Evolutionsbiologen? Nach Kegels Meinung sind Mikroorganismen sogar maßgeblich an der Bildung neuer Arten beteiligt. Müssen wir unser Konzept davon, was eigentlich Lebewesen sind vielleicht radikal verändern? Viele neue Fragen müssen gestellt und viele biologische Phänomene neu bewertet werden.

Planet der Phagen?

Auf den letzten Seiten des Buches wartet Kegel noch mit einem neuen Szenario und einer Überraschung auf. Tiere haben nicht nur ihr eigenes Mikrobiom, sondern auch ihr artspezifisches Viriom, eine Ausstattung an artspezifischen Viren. Sechzig Prozent dieser Kleinstpartikel sind die so genannten Phagen. Phagen infizieren ausschließlich Bakterien mit einer sehr hohen Wirtspezifität. Forscher vermuten sogar, dass Viren die eigentlichen Kontrolleure des speziesspezifischen Mikrobioms sind. Aber das wäre dann ein Thema für ein neues Buch.

 

Kegel_HdW

Bernhard Kegel (links) signierend bei der Buchlesung Im Haus der Wissenschaft in Braunschweig (Thiele 6/2015)

 

Fazit:

Das informative Sachbuch liest sich dank Kegels einfacher Sprache und schönen sprachlichen Bildern sehr gut. Wenn man mit zu den Forschern nach Jordanien reist, um Korallen zu untersuchen ist man fast live dabei. Leser, die nicht so für die Meeresbiologie interessieren, wird die erste Hälfte des Buches wahrscheinlich nicht so vom Hocker reißen. Aber wenn man diesen Teil durchhält, wird man mit einigen Überraschungen zur innermenschlichen Mikrowelt entschädigt.

 „Mögen Deine Symbionten immer mit Dir sein!“

 

Bernhard Kegel: „Die Herrscher der Welt- Wie Mikroben unser Leben bestimmen“. Dumont-Verlag, 382 Seiten, 22, 90 Euro ISBN 978-3832197735

bei Amazon

Auf der Shortlist zum „Wissenschaftsbuch des Jahres 2016“ in Österreich! Nominiert für die Wahl zum „Wissensbuch des Jahres 2015“ in Deutschland!

Leseprobe hier


Hinterlasse einen Kommentar

Was sind Mikroben?

Wenn wir uns in diesem Blog mit Mikroben beschäftigen, sollten wir vorher kurz abklären – worüber sprechen wir hier eigentlich genau? Ein kleiner Crash-Kurs in Mikrobenkunde gefällig? Fangen wir für einen schnellen Überblick einfach und ganz vorne an.

Am Anfang waren die Mikroben

Das sind winzig kleine Lebewesen, die uns überall umgeben. Man nennt sie auch Mikroorganismen. Sie befinden sich im Wasser, in der Erde und auch in der Luft. Auch unser menschlicher Körper ist mit Millionen dieser Winzlinge bevölkert. Sie wuseln auf der Erde schon seit knapp vier Millarden Jahren herum, viel länger als es Menschen überhaupt gibt. Zu ihnen gehören Bakterien, Viren, Mini-Pilze, Algen und Protozoen. Protozoen sind Kleinstlebewesen, die für Krankheiten wie die Toxoplasmose oder Malaria verantwortlich sind.

Entdeckung des Mikrokosmos

Animacules observed by antoni van Leewenhook Quelle: By Anton van Leeuwenhoek [Public domain], via Wikimedia Commons

Animacules observed by antoni van Leewenhook
Quelle: By Anton van Leeuwenhoek [Public domain], via Wikimedia Commons

Wie die Vorsilbe Mikro (griechisch mikrós steht für ‚klein‘) schon sagt, sind Mikroben viel zu klein, um sie mit dem bloßen Auge zu erkennen. Dazu brauch man schon ein Mikroskop. Sie sind so klein, dass Hunderte von ihnen auf einer Stecknadelspitze Platz haben. Der erste Mensch, der Mikroben überhaupt gesehen hat, war Antoni van Leeuwenhoek, ein holländischer Kaufmann und Naturforscher aus Liebhaberei. Im Jahre 1675 beobachtete er mit einem einfachen selbstgebauten Mikroskop Protozoen und Bakterien – beide nannte er animalcules – im Teichwasser, Regenwasser und im menschlichen Speichel. Bakterien haben zum Beispiel unterschiedliche Formen, wie kleine Kügelchen oder Stäbchen.

Portrait of Anthonie van Leeuwenhoek (1632-1723). Quelle: Jan Verkolje (I) [Public domain], via Wikimedia Commons

Portrait of Anthonie van Leeuwenhoek (1632-1723). Quelle: Jan Verkolje (I) [Public domain], via Wikimedia Commons

Klein aber oho!

Bei Mikroben, wie Bakterien oder Viren, denken die meisten sofort an gefährliche Krankheitserreger, die „Killerkeime“ aus der Presse, die viele Opfer bei Epidemien fordern. Die Wahrheit ist aber, dass zum Beispiel weniger als 1 Prozent aller Bakterien für Krankheiten verantwortlich sind. Die meisten Mikroben sind für unsere Gesundheit z.B. unsere Verdauung sehr wichtig. Ohne Mikroorganismen würde der Mensch über kurz oder lang aussterben. Aber Mikroben wandeln nicht nur Nährstoffe so um, dass Pflanzen sie aufnehmen können, (Stickstofffixierung bei Knöllchenbakterien) sondern mit ihrer Hilfe werden auch Lebensmittel wie Käse, Brot, Sauerkraut oder auch Medikamente hergestellt. Außerdem haben Mikroben ganz essentielle Funktionen im Stoffkreislauf der Erde.

Ohne Mikroben kein Sauerstoff

Mikroben sind richtige Überlebenskünstler. Sie können an den extremsten Standorten leben. Als sie die Erde vor langer Zeit besiedelten, gab es noch gar keinen Sauerstoff. Die ersten Mikroorganismen kamen sehr gut ohne Sauerstoff zurecht. Später nach einigen Millionen Jahren entstand eine neue Bakterienart, die Cyanobakterien, die wie unsere heutigen Pflanzen aus Licht, Kohlenstoff und Wasser Sauerstoff herstellten. Die Mikroben haben das Leben auf dem Planet Erde erst möglich gemacht.

Ohne Mikroben keine Autos und Schiffe

Nachdem die Mikroben für den Sauerstoff auf der Erde gesorgt hatten, reagierte dieser mit dem Eisen, welches im riesigen Meer, welches damals den ganzen Planeten bedeckte, vorkam. So entstanden erst die großen Eisenvorkommen, Basis für all die Autos, Schiffe usw. Als sich das Eisen verfestigte und der Sauerstoff sich auf der Erdoberfläche mit anderen Gasen vermischte, entstand die Luft in der Sauerstoff-Stickstoff-Zusammensetzung wie wir sie heute kennen. Erst in dieser typischen Erdatmosphäre entwickelten sich die Pflanzen, Tiere und später die Menschen.

Mikroben in der Überzahl

Auch heute noch sind die Mikroben auf unserem Planeten in der Überzahl. Allein in einem Teelöffel Blumenerde kommen ungefähr zehntausend verschiedenen Mikrobenarten vor. Die Artenvielfalt in diesem Mikrokosmos ist dabei viel höher als bei Tieren oder Pflanzen.

Auf einem Quadratzentimeter menschlicher Haut befinden sich alleine mindestens 100.000 Mikroorganismen. Jeder Mensch hat dabei sogar seine ganz individuelle „Mikrobenwolke“. Das ist besonders spannend für die forensische Aufklärung an Tatorten von Verbrechen. Der genetische Fingerabdruck von eineiigen Zwillingen ist nämlich gleich, aber sie unterscheiden sich in ihren Mikroben-Mitbewohnern.

Mehr über Bakterien, Pilze und Viren gibt es in den nächsten Teilen der kleinen Mikrobenkunde.

Hier noch ein Video dazu.

 

Über Fragen oder Kommentare freue ich mich!

 

Ein Zoo für Mikroben

Ein Kommentar

Micropia_1433246651203

MICROPIA – Mikrobenzoo in Amsterdam (BIldquelle Micropia)

Micropia“ heißt der erste Zoo für Mikroben, genauer gesagt ein Museum für Bakterien, Schimmelpilze, Mikroalgen und Viren, die auf uns und in unserer Umgebung leben. Er wurde vor ein paar Monaten in Amsterdam eröffnet.

„Wie kommt man denn auf die Idee so etwas „Nerdiges“ zu machen? Aber werde ich mir anschauen…“, war der Gastkommentar unter einem Artikel, der die Eröffnung ankündigte. Als ehemalige Mikrobiologin bin ich natürlich auch ganz begeistert von dieser Idee. Warum soll man nur einen Teil der Natur zeigen und sich nur mit den großen Tieren beschäftigen?

Diese kleinen Organismen machen einen unvorstellbar großen und nicht sichtbaren Anteil der Biospäre aus. Viel zu wenig ist noch bekannt über die Welt der Mikroben. Bakterien erzeugen meistens eher ein „Iiihh, wie eklig“ und man kennt sie vor allem als Verursacher von Krankheiten. Es ist an der Zeit, sich mehr den Mikroorganismen in unserer Welt zu widmen. Vor Dingen die man kennt, hat man weniger Angst.

Also ein Mikrobenzoo! Nun ja sicher, Mikroben sind winzig klein und brauchen nicht viel Platz. Das war auch der eigentliche Hintergrund des neuen Zookonzeptes. Der Zoodirektor und Ökologe Haig Balian konnte den Zoo Artis in der Großstadt Amsterdam nicht unendlich erweitern, also mussten die Tiere kleiner werden. Aber wer sich nun vorstellt, ein Zoo für Mikroben wäre eine ganz günstige und platzsparende Angelegenheit liegt leider auch falsch. Nicht umsonst musste ein Team von Wissenschaftlern zwölf Jahre tüfteln und kräftig die Köpfe rauchen lassen, um sich ein richtig gutes Museumskonzept zu überlegen.

Zuerst haben wir das Problem, dass man die Mikroorganismen bei ihrer Größe von 1-5 Mikrometer gar nicht sieht. Das klappt mit Käfigen oder Aquarien schon gar nicht. Erst wenn Milliarden Organismen auf einer Stelle sitzen, z. B. in einer Kolonie auf einem Nährmedium in einer Petrischale, können wir sie sehen. Um die Winzlinge ganz groß vor die Linse zu bekommen, arbeitet man im Museum mit medialen Exponaten, Videofilmen und Vergrößerungen über 3-D-Ferngläser mit Mikroskopen.

Ein zweites Problem: Nicht alle Mikroorganismen gehören zu den netten und freundlichen Mitbewohnern auf der Erde. Einige darf man im Zoo überhaupt nicht zeigen, da sie Krankheiten verursachen können. Im Labor teilt man die Mikroben in Risikogruppen von 1 bis 4 nach ihrer Infektiosität, der „krankmachenden Wirkung“ für den Menschen ein. In der Gruppe 1 findet man etwa solche harmlosen, wie Essigsäurebakterien oder Lactobacillen, die den Joghurt produzieren. Gar kein Problem für Besucher! Aber es gibt auch ein paar unangenehme Vertreter, wie das Ebola-Virus, das EHEC-Erreger oder das AIDS-Virus. Diese Krankheitserreger zeigt Micropia natürlich nur in großen Modellen.

Aber ganz ehrlich: so richtig spannend wird es doch trotzdem erst, wenn man sich lebende Mikroorganismen live anschauen kann, oder? Wenn man beobachten kann, wie Mikrobe & Co wachsen und sich vermehren. Bei der Artenvielfalt der Bakterien und Pilze kann das schnell zur Materialschlacht werden.
Jeder Mikroorganismus ist eine ganz eigene Diva und hat besondere Ansprüche und Vorlieben für bestimmte Wachstumsbedingungen oder die Ernährung. Es gibt salzliebende Bakterien, welche die Sauerstoff nicht mögen, Mikroben, die nicht ohne heiße Quellen oder hohe Drücke können und viele mehr. Um alle Temperaturen für seine Lieblinge zu bieten, hat man schnell eine „Klima-Schrankwand“ stehen, mit Temperaturen von 20 bis 100 Grad Celsius.

Thematisch spannt Micropia den Bogen bisher von den Mikroorganismen in und auf unserem Körper bis zur Biotechnologie und Ökologie. Sogar die natürlichen Lebenslandschaften einiger Mikroben kann man sich anschauen, wie z. B. die „Black Smoker“ in der Tiefsee mit ihren hitzetoleranten Bakterien.

Ich habe mir den Besuch in Amsterdam jedenfalls rot angemarkert und bin schon ganz gespannt.

 

Ein Kuss ist nur ein Kuss?

Hinterlasse einen Kommentar

Kiss

(@Fotolia/ Serge Zastavkin)

Diese Frage bekommt jetzt dank einer aktuellen „Kuss-Studie“ der Niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung (TNO) eine ganz neue wissenschaftliche Sichtweise.

Wenn sich zwei vor dem leidenschaftlichen Zungenkuss sehnsüchtig in die Augen schauen, sitzen gleichzeitig etwa 80 Millionen Bakterien in den „Startlöchern“, um ihre Behausung, sprich die Mundhöhle, zu verlassen. Und alles, was mein ist, das ist auch dein… ?

Küsst man sich neunmal am Tag, gleicht sich sogar das „Mikrobiom“ beider Partner an. Das sollte aber nur wirkliche „Hypochonder“ vom Küssen abhalten, oder? Schließlich sind 80 Millionen Bakterien ja Peanuts, bei den 100 Billionen Mikroorganismen, die in unserem Körper leben.