Mikrobenzirkus

Von Mikroben und Menschen


Ein Kommentar

Micropia: Besuch im Mikrobenzoo in Amsterdam

MicropiaZwei Jahre ist es schon her, dass ich hier im Blog über Micropia ‑ den ersten Mikrobenzoo ‑ in Amsterdam berichtet habe. Ende Mai 2017 hatte ich nun endlich Gelegenheit, mir dieses Eldorado für Mikrobiologen selbst vor Ort anzuschauen: sozusagen ein Recherchetermin mit Familie mit zwei Teenagern (18 und 15 Jahre) für den Mikrobenzirkus in Amsterdam.

Micropia ist eine kleine aber feine Untereinheit des Stadtzoos Artis mitten in Amsterdam. Vom Bahnhof Amsterdam Centraal ist der Zoo ganz einfach mit der Tramlinie 9 zu erreichen ‑ wunderschön gelegen im Stadtteil Plantage.

Wir werden empfangen von freundlichen Besucher-Guides in weißen Laborkitteln, die uns die Tour durch das Museum und ein paar Kindern eine Art Stempel-Rally erklären. Dann geht es schon ab in den Fahrstuhl zur ersten Ebene des Museums. Dieser Einstieg durch eine Schleuse in den Mikrokosmos ist sehr gut gemacht. An der Decke des Fahrstuhls sehen wir uns auf einer Videowall zuerst selbst in voller Größe. Dann zoomt das Kamerabild über unseren Köpfen an das Auge eines Besuchers im Lift heran und zeigt uns die Mikroorganismen, die für gewöhnlich auf unseren Wimpern leben. Guter Effekt!

Aufwändige multimediale Exponate

Micropia ist wirklich ein einzigartiges und sehr aufwändiges Museum. Das Sehen und das Erleben der Mikroorganismen stehen für das Publikum im Mittelpunkt.

 

Sehr aufwändig inszeniert sind die meisten Exponate mit lebenden Mikroorganismen z. B. Bakterien oder Algen in großen Kolben, die regelmäßig erneuert werden müssen. Gleichzeitig kann man selbst Mikroskopieren und über einen Touchscreen den Mikroskop-Ausschnitt sehen. Je nach Interessenstiefe können wir die mediale Erweiterung der Exponate durchforsten, die mittels Filmen, Bildern und Texten Einblick in das Aussehen, Verhalten und die vielfältigen Beziehungen der Kleinstlebewesen zum Menschen gibt. Das funktioniert auch prima für die Eltern mit jüngeren Kindern neben uns.

Die Einzigartigkeit von Micropia liegt in der Mischung lebender und virtueller Mikroben. Die dramatischen Größenunterschiede zwischen den verschiedensten Kleinstlebewesen kann man auf einer fast 10 x 5 Meter großen, reaktiven Monitorwand erkennen, auf der die Mikroben wie in einem Aquarium schweben. In dem interaktiven Panorama mit extremophilen Mikroorganismen erleben wir Mikroben an Orten, die extreme Lebensbedingungen wie hohe Radioaktivität oder Kälte mit sich bringen. Die virtuellen Mikroorganismen schweben dank einer speziellen Projektionstechnik vor dynamischen 3D-Landschaften. Faszinierend!

Im Fokus: Positive Beziehung zwischen Mikroben und Menschen

Uns selbst und unseren Mikroben begegnen wir in der Ausstellung immer wieder. Am überraschendsten ist für die meisten Besucher in der Ausstellung der „Mikroben-Scan“ des eigenen Körpers, bei der sie interaktiv ihren Körper erforschen können. Ich trete sozusagen meinem virtuellen Ich gegenüber und kann die durchschnittliche Masse von zwei Kilogramm an Mikroben erforschen, die an und auf mir an unterschiedlichen Stellen meines Körpers leben. Die Technologie, die hierbei zum Einsatz kommt, ist ein hochentwickeltes Körpertracking.

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Körper-Scan auf Mikroben (S. Thiele)

 

Neben den Mikroben stehen immer wieder wir selbst im Zentrum der Ausstellung – und das auf mehreren Ebenen: als Betrachter, als interaktiv Handelnde und Forschende, und als Objekte, die es selbst zu erforschen gilt.

Sei es das „Kiss-o-meter“, bei dem wir erfahren, dass wir gerade 1 Million Bakterien und 100 verschiedene Typen ausgetauscht haben ;-). Oder eine beeindruckende Sammlung unterschiedlicher Kotsorten und Bakterien, die unseren Darm bewohnen.

Sehr beeindruckt hat mich persönlich eine ganze Wand voller Petrischalen mit Mikroben: Sie zeigt eine Vielzahl von, in unserem Haushalt mit uns lebenden, kleinen Nachbarn: Bakterien aus dem Teppich, vom Handy oder der Zahnbürste usw.

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Bakterien und Pilze, die mit uns im Haus leben (S. Thiele)

 

Mikroben im Kreislauf des Lebens

Bakterien und Pilze werden dringend gebraucht, damit der Kreislauf des Lebens funktioniert. Das wird in der Ausstellung extrem deutlich gemacht mit einem Exponat einer verwesenden Giraffe.  Aber auch vor Lebensmitteln machen die Mikroorganismen nicht halt.

 

Fazit:

Nicht nur mir als Mikrobiologin sondern auch meiner Familie hat diese Ausstellung sehr gefallen. Das Museum erscheint auf den ersten Blick nicht sehr groß – bietet aber für verschiedene Altersklassen ab ca. 10 Jahren eine Fülle an Informationen und interaktiven Möglichkeiten, sich spielerisch Wissen zu erarbeiten.  Die Exponate sind sehr gut gemacht und pflegeaufwändig. Wissenschaftler sind ständig in der Ausstellung und kontrollieren Kulturen oder stehen für Fragen zur Verfügung.

Der Mikrokosmos bleibt nicht nur beschränkt auf Bakterien, Viren Pilze oder Phagen. Auch Algen, Ameisen oder kleine Käfer finden hier noch Platz.

Ausstellungsdesign und Multimedia

Die Ausstellung wurde vom niederländischen Ausstellungsdesignbüro Kossmann.dejong in enger Zusammenarbeit mit ART+COM Studios gestaltet. Während Kossmann.dejong für die Gesamtkonzeption des Ausstellungsdesigns und Szenografie verantwortlich war, arbeitete ART+COM in erster Linie an der Konzeption, Gestaltung und Entwicklung der medialen Exponate – von den ersten Skizzen zum Interaktionsdesign bis hin zur Programmierung und zum Hardwaredesign.

Unbedingt Probieren!

Das Café-Restaurant „De Plantage“ gleich neben Micropia ist ein echter Insider-Tipp. Es ist ein gemütliches und nostalgisches Gartenrestaurant am Artis-Zoo mit einer schönen Sonnenterasse. Gegenüber kann man Flamingos und Störche beobachten.

Meine Empfehlung: Tartines (geroosterd desembrood) Crème van Hollandse geitenkaas (Ziegenkäse) met gegrilde honingpeer (Honigbirne), rucola an hazelnoot. LEKKER!

Mikrobiologische Grüße aus Amsterdam

Susanne

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Migräne: Sind Bakterien schuld?

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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

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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

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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

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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


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Spargel – gesund für dein Mikrobiom

Spargel Gesund fürs Mikrobiom

Quelle: Susanne Thiele

Es ist Spargelzeit! Hier in Niedersachsen geht in diesen Tagen eigentlich nichts ohne die weißen oder grünen Stangen. Traditionell geht die Spargelzeit bis zum Johannistag – dem 24. Juni. Manche nennen das Ende der Spargelsaison auch Spargelsilvester. Danach wird eigentlich kein Spargel mehr gestochen. Eigentlich!

Reich an wertvollen Inhaltsstoffen

Spargel ist ausgesprochen gesund und ideal zum Abnehmen – sofern man sich bei Butter und Soße etwas zurückhält. Er enthält kaum Kalorien, da er zu 95 Prozent aus Wasser besteht. Dann kommen noch circa zwei Prozent Proteinen, circa vier Prozent Kohlenhydrate und nur 0,2 Prozent Fette dazu. Das sind nur 150 Kalorien pro Kilogramm.
Die milchweißen Stangen enthalten außerdem viele wertvolle Inhaltsstoffe. Zum Beispiel Vitamin C, Vitamin E und die für das Nervensystem wichtigen B-Vitamine. Kalium wirkt das blutdrucksenkend und ist wichtig für das Funktionieren der Nervenreizleitungen. Das Kalzium im Spargel ist ein wichtiger Baustein für Zähne und Knochen. Phosphor verbessert den Transport, die Speicherung und die Verwertung von Energie im menschlichen Körper.
Als besonderen Inhaltsstoff enthält Spargel die Asparaginsäure. Sie regt die Nierenfunktion an und wirkt somit entwässernd und führt zur bekannten harntreibenden Wirkung des Spargels. Den typischen Spargelduft erkennt ja jeder! Ein Enzym spaltet die in der Asparaginsäure eingeschlossenen schwefelhaltigen Verbindungen, welche für den unangenehmen Geruch verantwortlich sind.

Spargel ist gesund für Dein Mikrobiom 

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Darmflora (Pixabay)

In unserem Darm leben Billionen von Bakterien, insbesondere im Dickdarm. Die Mikroorganismen bilden hier die natürliche Darmflora, auch Mikrobiom genannt. Ein gesundes Mikrobiom ist für den Körper ausgesprochen nützlich: Die Darmbakterien helfen bei der Verwertung von Nahrungsbestandteilen, verhindern, dass sich Krankheitserreger im Darm ausbreiten können, und tragen zum Funktionieren unseres Immunsystems bei. Außerdem regt die Darmflora die Darmbewegungen an und produziert das für die Blutgerinnung wichtige Vitamin K.

 

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Inulin ist ein Gemisch von Polysacchariden aus Fructosebausteinen mit einer Kettenlänge von bis zu 100 Monomeren und einem endständigen Glucoserest. Es zählt zu den Fructanen. (Quelle Wikipedia)

Spargel gehört zu den Gemüsesorten, die viele Ballaststoffe enthalten wie Inulin. Diese „Präbiotika“ stecken auch in vielen Gemüsen wie zum Beispiel Chicorée, Topinambur, Zwiebeln, Knoblauch, Artischocken und Bananen. Sie sind im Prinzip nichts anderes als besonders gutes Futter für Milchsäurebakterien (Laktobazillen) und andere „wohltätige“ Darmbakterien. Mit der Nahrung aufgenommen, gelangen sie praktisch unverdaut in den Darm. Manche der guten Bakterien im Dickdarm stürzen sich geradezu auf die Präbiotika, verwerten sie bevorzugt und können sich dadurch vermehren.

Im Gegensatz zu anderen Ballaststoffen können Inulin und Oligofructose nur von den guten Bakterien z.B. Bifidobakterien verdaut werden. Ohne die kleinen Helfer würden diese einfach wieder ausgeschieden. Krank machende Bakterienstämme wie etwa Clostridien und bestimmte Arten von E. coli haben es dann schwerer, sich im Darm auszubreiten. Zudem helfen Präbiotika auch bei einem trägen Darm, Durchfall oder Verstopfung.

Präbiotische Stoffe werden auch oft Backwaren, Müsli, Süßigkeiten oder Säuglingsnahrung zugesetzt. Am meisten freuen sich die guten Darmbewohner aber über die natürlichen Ballaststoffe aus Vollkorngetreide, Spargel oder auch Bananen. Rund 30 Gramm Präbiotika sollten Erwachsene am Tag zu sich nehmen. Das ist über einen ausgewogenen Lebensstil in der Regel gewährleistet.

Spargel macht munter  

Außerdem soll das königliche Gemüse müde Männer munter machen. Spargel sagt man eine potenzsteigende Wirkung nach. Schon in alten Zeiten wurde er als Liebenstrank und aphrodisierendes Pulver eingenommen. Grund dafür – so weiß man heute – ist das Vitamin E, welches bei Mattigkeit hilft. Auch bei müden Frauen hat es eine vitalisierende Wirkung.

Nicht für jeden gesund

Übrigens sollte nicht jeder viel Spargel essen. Menschen mit erhöhten Harnsäurewerten im Blut sollten auf das edle Gemüse besser verzichten, weil sonst Gichtschübe zu befürchten sind. Auch wer zu Nierensteinen neigt, sollte Spargel besser von seiner persönlichen Speisekarte streichen.

Mikrobiologische Grüße

Susanne


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Froschschleim hilft gegen Grippeviren

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Der Frosch (Hydrophylax bahuvistara) produziert in seinem Hautsekret ein Peptid, das Grippeviren zerstören kann. (Foto: Sanil George & Jessica Shartouny)

Die kolumbianischen Chocó-Indianer benutzen das Gift (Batrachotoxin) des Schrecklichen Pfeilgiftfroschs für ihre tödlichen Blasrohrpfeile. Aber Froschsekrete können noch viel mehr. Für die schleimigen Hautabsonderungen der Frösche interessiert sich die Wissenschaft schon seit einiger Zeit. Und das aus gutem Grund. Hier ruhen vielleicht noch unentdeckte Schätze für die Entwicklung neuer Medikamente mit nützlichen Effekten für den Menschen. Ein farbenfroher indischer Frosch könnte der Medizin vielleicht ein wirksames neues Mittel gegen die Grippe (Influenza) liefern.

Neue Medikamente aus dem Arzneischrank der Natur

Influenza_Virus

Die Grippe ist immer noch eine der häufigsten und schwerwiegendsten Atemwegsinfektionen weltweit. Drei bis fünf Millionen Fälle gibt es jede Saison. Bis zu 500.000 Menschen sterben jährlich an der Erkrankung. Gegen die saisonale Grippe kann meist eine Impfung schützen. Wenn unvorhergesehen eine Influenza-Pandemie ausbricht, kann es komplizierter werden. Es dauert typischerweise mehrere Monate bis ein passender Impfstoff in ausreichender Menge produziert werden kann. Dann sind antivirale Medikamente das erste Mittel der Wahl. Hier kommen aber andere Probleme ins Spiel: Die Grippeviren entwickeln schnell Resistenzen gegen die gängigen Wirkstoffe. Die Forscher müssen daher dringend neue antivirale Mittel entwickeln. Um dies zu erreichen, suchen sie nach schon in der Natur vorhandenen Wirkstoffen, im speziellen nach Peptiden der angeborenen Immunabwehr.

Jetzt hat eine Forschergruppe um Joshy Jacob von der Emory University in Atlanta im Hautsekret der indischen Froschart Hydrophylax bahuvistara ein solches Sekret untersucht – mit überraschenden Ergebnissen. Im Froschschleim kommt ein bestimmtes Peptid vor, welches Grippeviren unschädlich machen kann.

Wirksam gegen zahlreiche Grippe-Stämme

Die chemischen Analysen ergaben, dass das Hautsekret des Frosches einen Cocktail aus 32 verschiedenen Abwehrpeptiden enthält. Peptide sind kurze Aminosäureketten, die von vielen Tieren und auch von uns Menschen produziert werden, mit der Fähigkeit, Bakterien oder Viren zu beschädigen oder zu zerstören – sie bieten sich daher als Ausgangspunkt für eine Suche nach neuen antiviralen Mitteln an.

Das neu entdeckte Peptid mit der aggressiven Wirkweise wurde „Urumin“ getauft. So heißt in Indien eine gefürchtete traditionelle Waffe, die ursprünglich wie auch der Frosch aus dem Süden Indiens kommt. Es handelt sich um eine Kombination aus Peitsche und Schwert – statt Leder sind beim Urumin die Riemen aus flexiblem, sehr dünnem Metall.

Was passiert genau? Noch ist der Wirkmechanismus des Peptids noch nicht vollends aufgedeckt. Es bindet offenbar ein virales Oberflächenprotein, welches in vielen Grippevirenstämmen vorkommt. So kann das Virus nicht mehr in die Zelle gelangen und wird anschließend getötet. Das neuentdeckte Peptid ist hochgradig wirksam – und das gleich gegen zahlreiche alte und neue Stämme des H1-Influenza-Virus. So beschrieben in der Fachzeitschrift „Immunity“.

Immer einen Frosch in der Tasche?

Solltest du dir bei Grippe nun einfach einen indischen Frosch unter die Nase binden? Nein – das würde nichts bringen? Bis zum wirksamen Medikament ist es noch ein weiter Weg.
Damit das Peptid eine Grundlage für ein Grippeschutzmittel liefern kann, müssen noch viele weitere Tests durchgeführt werden. Derzeit wirkt die Substanz lediglich bei menschlichen Zellen und Mäusen unter Laborbedingungen. Viele Wirkstoffstudien stellen sich später beim Menschen als ungeeignet heraus. Aber die Arbeit zeigt, dass in der systematischen Erforschung tierischer Substanzen ein großes Potenzial schlummern könnte.
Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte dieses „Rezept der Natur“ zu einem neuen antiviralen Grippemittel weiterentwickelt werden. Weltweit gibt es mehr als 6000 verschiedene Froscharten und regelmäßig werden neue entdeckt -­ so wie etwa 2014 mitten in New York City.

Übrigens: Die Frösche tragen keinen großen Schaden davon. Zur Entnahme des Wirkstoffs bekommen sie leichte Elektroreize, wodurch die Schleimproduktion angekurbelt wird. Dieser wird entnommen und die Frösche werden wieder in die Freiheit entlassen.

#mikrobensindfreunde

Mikrobiologische Grüße

Susanne