Mikrobenzirkus

Keine Panik vor Bazille, Virus & Co


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Sherlock Holmes und die Mikrobenwolke

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

 

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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 Testkammer 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

 

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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:

 

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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.

 

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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

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