Mikrobenzirkus

Gesund mit Mikroben leben


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Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum – färbt Seen und Flamingos pink

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Kolonien von Halobakterien wachsen nur auf Nährböden mit hohem Salzgehalt. © Felicitas Pfeifer, Darmstadt

Genau vor 100 Jahren wurden sie entdeckt – die aktuelle Mikrobe des Jahres: Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den rötlichen Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf einen festen Nährboden- und entdeckte einige Wochen später die roten Kolonien eines „Salzbakteriums“. Heute heißt der Mikroorganismus Halobacterium salinarum und wurde gerade zur Mikrobe des Jahres 2017 gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM).

Manche mögen’s rot und salzig

Halobacterium salinarum ist kein Baktrium. Die Mikrobe zählt zu den Archaeen – Urformen des Lebens, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind. Archaeen sind oft an sehr außergewöhnliche Lebensräume angepasst – so beispielsweise an heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie im Fall von H. salinarum – an hohe Salzkonzentrationen. Dank spezieller Kanalproteine in seiner Zellhülle kann H. salinarum seinen Salzgehalt an die äußeren Bedingungen anpassen. Man mag es kaum glauben, aber er kann sogar in Salzkristallen hunderte von Jahren überleben.

Halobacterium salinarum wächst besonders gut in Salinen und Salzlaken, die er rot-violett färbt, da er rote Farbstoffe enthält. Diese Farbstoffe (Karotinoide) reichern sich in der Nahrungskette an: kleine Salzkrebse fressen die Mikroben, von denen sich wiederum Flamingos ernähren. So kommen die Vögel zu ihrem auffälligen rosarotem Federkleid.

Einzellige Urform des Sehens

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Bacteriorhodopsin aus der Zellhülle von Halobacterium salinarum wechselt bei Belichtung seine Farbe und transportiert Wasserstoff-Ionen – Eigenschaften, die für technische Verwendungen nutzbar sind. © MPG / Wolfgang Filser

Die Haloarchaeen, wie sie korrekterweise genannt werden, verfügen über eine besondere Form der Photosynthese. Dazu nutzen sie zur Lichtabsorption Bakteriorhodopsin anstelle von Chlorophyll. Diese Pigmente, die das Licht in für die Zelle verwertbare Energie verwandeln, kommen in der Zellhülle von Halobacterium vor. Dabei wechselt die Farbe des Bacteriorhodopsin von violett zu geb. Das Faszinierende daran: ein vergleichbares Rhodopsin ist in unserem Auge für den Sehvorgang verantwortlich. Die Evolution der molekularen Grundlage unseres Sehsinns hat vermutlich seine Wurzeln in diesen uralten Mikrobenformen.

Lichtschalter für Heilmethoden der Zukunft

Neben dem Bacteriorhodopsin hat man bei den Archaeen noch weitere Rhodopsine entdeckt, die als Werkzeuge im hochaktuellen Forschungsfeld der Optogenetik zum Einsatz kommen. Der Einbau in der Nervenzellen ermöglicht es, deren Aktivität durch „molekulare Lichtschalter“ an und auszuschalten und so neurodegenerative Erkrankungen besser zu erforschen z B. Netzhauterkrankungen, Parkinson oder Epilepsie.

Taucher mit Propellerantrieb

Die Mikrobe des Jahres bietet noch eine weitere Besonderheit: Sie reguliert ihre Zelldichte mithilfe von speziellen Gasvesikeln, die mit Luft gefüllt und von einer wasserdichten Proteinhülle umschlossen sind. Wie ein Taucher kann Halobacterium so in bestimmten Wassertiefen schweben und für sich optimale sauerstoff- und Lichtverhältnisse aktiv aufsuchen.

Dank eines Antriebs mit langen Fortsätzen kann die Mikrobe in diesen Wasserschichten auch umherschwimmen und sich nach dem Prinzip eines Propellers durch die zähe Salzlösung „schrauben“. Die Archaeen haben dafür einen eigenen molekularen Drehmotor erfunden, der auf ein zelleigenes Signal hin die Drehrichtung und damit die Orientierung ändern kann.

Alles in allem also ei sehr interessanter Mikroorganismus: Halobacterium hat sich übrigens auch noch als äußerst strahlungsresistent erwiesen: Die Mikroben überstanden einen monatelangen Flug im Außenbereich der internationalen Raumstation ISS.

Weitere Informationen findet ihr unter  Mikrobe des Jahres.

Mit mikrobiologischen Grüßen

Susanne


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Rückblick 2016 und ein Dankeschön!

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(Quelle: Public Domain)

Ein gesundes neues Jahr ! In diesem Jahr bin ich sehr spät mit meinem Jahresrückblick für 2016. WordPress hatte leider Probleme mit dem Annual Review und es gibt kein Neujahrsvideo mit Feuerwerk. Aber ein paar Zahlen möchte ich Euch natürlich nicht vorenthalten. Statt Feuerwerk gibt es ein Kleeblatt!

Der Mikrobenzirkus-Blog entwickelt sich erfreulich weiter. Mikrobiologie alltagstauglich für Laien zu erklären, macht mir Spaß und findet immer mehr Interessierte . Im letzten Jahr hatte ich über 11.000 Aufrufe und rund 7400 Besucher.

Neben dem Vollzeitjob, nebenberuflichem Engagement, Family und einem neuen Buchprojekt zu schreiben, ist manchmal zeitlich gar nicht so einfach. In diesem Jahr waren es schon insgesamt 26 Artikel. Ich werde also besser ;-).

Die drei  best-geklickten Beiträge sind:

Platz 1:  Alles Käse: Wie kommen die Löcher in den Käse? (wie im letzten Jahr auch)

Platz 2: Warum Adele und Prinz Harry jetzt weniger duschen – Cleansing Reduction

Platz 3: Deutschland blubbert- Neuer Foodtrend Fermentation

Wir haben uns im Format „Meet the Microbe“ gemeinsam die folgenden Bakterien genauer angeschaut:

  1. Schneebakterium Pseudomonas syringae
  2. Salmonella typhi und die Ballade von der leidenschaftlichen Köchin Mary
  3. Das Blutwunder zu Fronleichnam und Serratia marcescens auf Hostien
  4. ein Plastik-fressendes Bakterium namens Ideonella sakaiensis
  5. Streptomyces wurde die Mikrobe des Jahres 2016 der VAAM
  6. Thiomargerita namibiensis – das größte Bakterium der Welt

Mit dem Mikrobenzirkus on Tour war ich im letzten Jahr in:

Wien: Mozart, die Pest und Sachertorte – Wien mal mikrobiologisch

Korsika: Korsisches Kastanienbier Pietra – Was ist untergärig?

Das Format werde ich natürlich beibehalten, wenn mir auf Reisen Ideen dafür begegnen.

An dieser Stelle möchte ich mich noch ganz herzlich für Eure positiven Kommentare bedanken. Einige von Euch durfte ich auch schon persönlich kennenlernen. Ohne Feedback macht die ganze Bloggerei nur halb soviel Freude.

Zum Schluss auch noch die Frage. Was möchtet Ihr 2017 im Blog lesen? Wovon möchtet Ihr mehr und wovon weniger.

Ein Wunsch von Crissy hat mich schon über den Mikrobenzirkus auf Facebook erreicht. Es wird also definitiv einmal um Biolumineszenz gehen.

Ich bin gespannt auf Eure Kommentare!

Auf ein neues spannendes 2017 mit vielen kreativen Ideen!

Wir lesen uns…

Eure Susanne


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Rudolphs rote Nase mikrobiologisch erklärt – Merry Xmas!

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„Rudolph, the red-nosed reindeer had a very shiny nose. And if you ever saw it, you would even say it glows.“

Jedes Kind kennt „Rudolph“, das Rentier mit der roten Nase, aus dem Weihnachtslied, das Mitte des vergangenen Jahrhunderts populär wurde. Auch Bilderbücher machten es bekannt. Als rechte Hand des Weihnachtsmanns hilft es in jedem Jahr beim Geschenke austragen. Das fliegende Rentier zieht den schweren Santa-Claus- Schlitten an der Spitze. Dafür ist es bestens ausgerüstet mit einer anatomischen Besonderheit ­- einer glühend roten Nase. Damit findet es unbeirrbar den Weg durch Nacht und dichten Nebel.
Regelmäßig versuchen Forscher sich in der Weihnachtszeit an wissenschaftlichen Erklärungen für Rudolphs rote Leuchte. Was lässt die Nase so rot erstrahlen?

Rentier mit heißer Nase

Wissenschaftler aus Norwegen und den Niederlanden hatten eine Studie in der Weihnachtsausgabe 2012 der renommierten Medizin-Fachzeitschrift „British Medical Journal“ (BMJ) veröffentlicht. Bei einem Vergleich von Nasen von Rentieren und gesunden Menschen stellten sie fest, dass Rentiernase ein Viertel mehr Blutäderchen haben als menschliche Riechorgane. Damit enthalten die Nasen von Rentieren auch eine besonders große Menge an roten Blutkörperchen, die Sauerstoff transportieren können und den Tieren helfen, ihre Körpertemperatur zu kontrollieren.

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Wärmeinfrarotbilder zeigen die rote Nase des Rentiers (Quelle: BMJ)

Fazit der Forscher: Rudolphs Nase ist also rot, weil sie besonders viele rote Blutkörperchen enthält und gut durchblutet ist. Dank des dichten Netzes an roten Blutkörperchen ist das Rentier „anatomisch und physiologisch“ geeignet, seinen Aufgaben als fliegender Begleiter des Weihnachtsmannes nachzukommen.
Zudem hätten Rentiere eine höhere Dichte von Schleimdrüsen in ihrem Riechorgan, die bei wechselnden Wetterbedingungen und extremen Temperaturen für ein „optimales Nasenklima“ sorgen und das Organ schützen würden. Wärmeinfrarotbilder zeigten, dass Rentiere tatsächlich rote Nasen haben. Eines tun Rentiere niemals – frieren. Dafür sind aber nicht nur rote Nasen sondern auch ihr Fell und ihre Hufe verantwortlich.

 

Rudolph mit Naseninfektion?

Vielleicht hat Rudolph auch nur Schnupfen oder ein Infektion? Im Jahre 1986 hatte der norwegische Biologe Odd Halvorsen dazu eine Erklärung im Fachjournal „Parasitology Today“ veröffentlicht. Er führte die rote Nase einfach auf Parasitenbefall zurück. Wie auch andere Wiederkäuer wird das Rentier von vielen Parasiten geplagt, darunter auch Stechmücken, Zungenwürmer oder Fliegenlarven. In den Nasenhöhlen von Rentieren gäbe es ein spezielles Nasenmikrobiom, über zwanzig einzigartige Mikroben, die im Ausnahmefall die Färbung verursachen könnten.

Oder biolumineszentes Rentier?

Wenn man Rudolphs rotes Riechorgan zum Schluss mikrobiologisch „beleuchtet“, sollte man ein eine bekanntes Phänomen, welches schon für den Tintenfisch aus Hawai (Euprymna scolopes) beschrieben wurde,  nicht außer Acht lassen. Sein Körper enthält das Leuchtorgan, einen Sack angefüllt mit biolumineszenten Bakterien (Vibrio fischeri). Diese symbiontische Beziehung bietet für die Bakterien ausgezeichnete Bedingungen, um sich zu vermehren. Wenn diese eine ausreichende Anzahl erreicht haben, beginnen sie zu leuchten. Den Prozess, durch den die Bakterien wissen, dass sie genug Mikroorganismen sind, bezeichnet man als quorum sensing. Die Bakterien „sprechen“ sozusagen miteinander indem sie besondere chemische Moleküle produzieren. Mehr Bakterien produzieren dementsprechend mehr davon – bis ein bestimmter Level erreicht ist, dann agieren die Bakterien zusammen.
Im Fall des Tintenfischs wird Licht produziert. Die langarmigen Räuber spüren mit der eingebauten Taschenlampe ihre Beute auf. Gleichzeitig tarnt das Licht die nächtlichen Jäger. Denn im hellem Mond- oder Sternenlicht verhindert es, dass der Tintenfisch einen Schatten wirft und dadurch für Fressfeinde sichtbar wird. Ganz praktisch!

„Then one foggy Christmas Eve, Santa came to say, Rudolph with your nose so bright, won’t you guide my sleigh tonight?“

Könnte der Grund für die leuchtend-rote Nase nicht also auch eine symbiontische Beziehung mit dem Bakterium (Vibrio rudolphii) sein, welche das Riechorgan mit seinem besonderen Nasenklima kolonisiert und durch quorum sensing am Heiligabend zum Leuchten bringt? Sollte man mal drüber nachdenken :-)…

Fröhliche Weihnachten! Merry Christmas!

 

Quellen:

Why Rudolph’s nose is red: observational study BMJ 2012; 345 doi: http://dx.doi.org/10.1136/bmj.e8311 (Published 17 December 2012) Cite this as: BMJ 2012;345:e8311, http://www.bmj.com/content/bmj/345/bmj.e8311.full.pdf

Epidemiology of reindeer parasites. Halvorsen Odd. Parasitol Today. 1986 Dec;2(12):334-9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15462756