Sie sind uns näher, als wir denken (eBook)

Von Menschen und Mikroben

Lothar Beutin (Autor)

eBook Download: EPUB

2021 | 2. Auflage
220 Seiten
Books on Demand (Verlag)
978-3-7534-3132-1 (ISBN)

Infos

Seit der Covid-19-Pandemie hat sich unser Leben völlig verändert. Schlagzeilen und Schreckensmeldungen verbreiten Unsicherheit und Angst. Doch helfen sie uns, die Hintergründe von Infektionskrankheiten besser zu verstehen? Wissen ist die erste Voraussetzung, um mit Bedrohungen besser umzugehen! Bakterien und Viren begleiten uns seit Beginn der Evolution. Unsere Beziehung mit ihnen geht weit über das Entstehen von Infektionskrankheiten hinaus. Seit der Menschwerdung sind wir so eng mit den Mikroorganismen verbunden, dass wir ohne sie nicht existieren könnten. Mit diesem Buch eröffne ich Ihren Blick auf diese unsichtbare, uns doch so nahe Welt. Lassen Sie sich überraschen, wie viel Gemeinsames uns mit den Mikroben verbindet. Sie werden informierter und gelassener mit dem umgehen, was uns täglich mit angsterfüllten Schlagworten präsentiert wird.

Dr. Lothar Beutin, Mikrobiologe. Studium der Biologie an der Freien Universität (FU)-Berlin, Diplom- und Promotionsarbeit am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin. Habilitation und Lehrtätigkeit im Fach Mikrobiologie an der FU-Berlin. Aufbau des Arbeitsgebietes Mutagenitätsprüfung am Bundesgesundheitsamt in Berlin. Stipendiat der Deutschen Forschungsgemeinschaft am Institut Pasteur in Paris. Langjährige Forschungstätigkeit in der Bakteriologie, Toxikologie und der bi¬ologischen Gefahrenabwehr am Robert-Koch-Institut in Berlin. Leiter des Nationalen Referenzlabors für Escherichia coli am Bundesinstitut für Risikobewertung. Lothar Beutin ist Verfasser und Coautor von mehr als 170 wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Fachbüchern auf dem Gebiet der Mikrobiologie. Seit 2009 schreibt er Sachbücher und Wissenschaftskriminalromane zu den Themen: Bioterrorismus: RIZIN (2011), Seuchen: EHEC-ALARM (2013) Lebensmittelvergifter: FALLOBST (2015), Nervengifte: MUTTIS ERBEN (2017), Bakterien & Viren: VON MENSCHEN UND MIKROBEN (2020).https://lothar-beutin.de/

Textauszug

5. Ressourcen, Rüstung und Krieg: Sind die Mikroben klüger als wir?

Menschen wenden alle möglichen Tricks an, um an Dinge zu gelangen, die ihnen von Rechts wegen nicht gehören. Vom Aufstellen einer Leiter, um an Nachbars Kirschen zu gelangen, über raffinierte Computerkriminalität bis hin zum brutalen Raubüberfall. Die Kniffe, um sich den Besitz von anderen anzueignen, erscheinen schier unbegrenzt.

Auch im Mikrokosmos findet ein harter Kampf um knappe Güter statt. Uns Menschen bleibt das meist verborgen, doch die Ziele der Mikroorganismen sind den unsrigen im Wesentlichen ähnlich. Wenn genug Nahrung vorhanden ist, benötigt man mehr Platz für sich und seine Nachkommen. Um in diesem Wettbewerb einen Vorteil zu erlangen, nutzt man jede Schwäche der Konkurrenten. Das klingt bekannt, nicht wahr?

Die Kniffe der Menschen mögen vielfältig sein, trotzdem können wir von den Mikroorganismen noch eine Menge lernen. Warum das so ist? Dazu müssen wir etwas über die Erfolgsstrategien wissen, die im Mikrokosmos geläufig sind.

Jede Art von Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen, Schimmelpilze und tierische Einzeller (Protozoen) hat bevorzugte Siedlungsräume und Nahrungsbedürfnisse. Bakterien und Schimmelpilze sind zwei zahl- und artenreiche Gruppen, die um natürliche Ressourcen und um Platz wetteifern. Beide sind heterotroph und damit auf die Zufuhr organischer Nahrung angewiesen. Dabei haben die Schimmelpilze gegenüber den Mikroben einen deutlichen Nachteil: Sie wachsen wesentlich langsamer. Da das Leben denjenigen bestraft, der zu spät kommt, haben die Pilze Kniffe entwickelt, um dieses Manko auszugleichen.

Von Natur aus sind Schimmelpilze widerstandsfähig und wachsen sogar unter Bedingungen und an Stellen, wo sich Bakterien nicht mehr wohlfühlen. Doch wie sieht es aus, wenn sich beide an Orten begegnen, die für sie gleichermaßen ideal sind? Seien es Lebensmittel oder proteinhaltige Nährböden, wie man sie im mikrobiologischen Labor verwendet. Hat der langsam wachsende Pilz gegenüber den Bakterien hier nicht das Nachsehen? So wie ein schüchterner Mensch, der am Buffet auf einen Rüpel trifft, der sich in Ellenbogenmanier die besten Stücke rasch auf seinem Teller anhäuft?

Diese Annahme ist berechtigt, doch auch im Wettbewerb um die günstigen Futterplätze haben die Pilze eine Geheimwaffe, um sich die schnellwachsenden Bakterienrüpel sprichwörtlich „von der Spore“ zu halten. Der Erste, der dieses Geheimnis entdeckte, war der französische Militärarzt Ernest Duchesne (1874–1912). Er beobachtete, dass Schimmelpilze Bakterien abtöten, und beschrieb das 1897 in seiner Doktorarbeit. Der Militärdienst und sein früher Tod hinderten ihn leider an weiteren Forschungen.

Dreißig Jahre vergingen, bis es dem englischen Mediziner Alexander Fleming (1881–1955) gelang, das Geheimnis des Schimmelpilzes endgültig zu lüften. Ursprünglich hatte der Arzt mit Pilzen nichts zu schaffen, denn er arbeitete an Staphylokokken. Das sind Eiterbakterien, die Wundinfektionen verursachen. Als Fleming im Sommer des Jahres 1928 verreiste, ließ er ein paar mit Bakterien beimpfte Nährböden auf seinem Labortisch zurück.

Nach seiner Rückkehr entdeckte er auf einer dieser Kulturschalen einen unerwünschten Eindringling. Es war ein Schimmelpilz, der dort während seiner Abwesenheit langsam gewachsen war. Nachdem der Arzt sich die Sache genauer besah, bemerkte er etwas Merkwürdiges. Der gesamte Nährboden war mit Staphylokokken bewachsen, außer in einer kreisförmigen Zone um die Pilzkolonie herum.

Der langsam wachsende Pilz schied etwas aus, das die Bakterien auf Abstand hielt. Fleming nannte diese Substanz Penicillin, hergeleitet vom Namen des Pilzes Penicillium. Ohne gezielt danach zu suchen, hatte der Arzt ein Antibiotikum gefunden, eine wirksame Waffe im Kampf gegen bakterielle Infektionen. Alexander Flemings Entdeckung hatte bereits viele Menschenleben gerettet, bevor er 1945 zusammen mit seinen Kollegen Ernst Chain und Howard Florey dafür den Nobelpreis erhielt.

In den darauf folgenden Jahren entdeckte man weitere Pilze und pilzähnliche Bakterien (Streptomyceten), die antibiotische Substanzen ausscheiden. Die mittlerweile bekannten Antibiotika haben unterschiedliche Wirkungsweisen. Als „biologische Waffen“ richten sie sich gegen lebenswichtige Strukturen der Bakterienzellen. Die meisten dieser biologisch aktiven Stoffe wirken nur gegen einige und nicht auf alle Bakterienspezies.

Bei den Hunderten in der Natur vorkommenden antibiotisch wirksamen Substanzen stellt man sich berechtigterweise die Frage, warum nicht alle antibiotikasensitiven Bakterien längst ausgerottet sind. Das ist jedoch nicht der Fall und daran erkennen wir ein biologisches Naturgesetz: In einem sich im Gleichgewicht befindlichen Ökosystem gibt es keinen natürlichen Mechanismus, der einer Spezies erlaubt, eine andere völlig auszurotten.

Tatsächlich wird der größte Teil der antibiotikasensitiven Mikroben durch den Kontakt mit diesen „Biowaffen“ dahingerafft. Einige von ihnen schaffen es, den Angriff zu überdauern, indem sie ihre Stoffwechselaktivität zeitweilig einstellen und verharren, bis das Antibiotikum aus ihrer Umgebung verschwunden ist. Allerdings hilft das „Totstellen“ nur bedingt und nur für eine gewisse Zeit.

Eine nachhaltige Wirkung vermitteln Gene, die den Bakterien eine echte Resistenz gegen Antibiotika verleihen. Solche antibiotikaresistenten Bakterien überleben den Angriff und vermehren sich in kurzer Zeit zu vergleichbaren Mengen, wie ihre empfindlichen Brüder davor. Mit dem Erwerb von Resistenzgenen ist der Bestand einer Bakterienart auch bei einem „Supergau“ durch solche „biologischen Waffen“ gesichert.

Warum sind dann nicht längst sämtliche Bakterienspezies mit Resistenzen ausgerüstet und lassen die Schimmelpilze unverrichteter Dinge zurück? Die Antwort darauf sollte Anhänger eines Wettrüstens unter uns Menschen überraschen: Eine Aufrüstung mit allen dafür erforderlichen Resistenzgenen kostet die Bakterien zu viel Kraft. Ebenso wie unser Energieverbrauch steigt, je mehr elektrische Geräte wir verwenden, genauso erfordert jedes weitere Resistenzgen zusätzliche Ressourcen aus dem bakteriellen Stoffwechsel. Dabei darf man nicht vergessen, dass ein Bakterium keinen Energielieferanten hat, sondern alles, was es für seine Existenz braucht, aus den Mitteln einer einzelnen Zelle bestreiten muss.

Deswegen ist das Vorhalten von Antibiotikaresistenzen für eine Bakterienpopulation nur in einer tatsächlichen Notlage sinnvoll. Wenn sich keine Schimmelpilze in ihrer Umgebung herumtreiben und der Arzt kein Antibiotikum verschrieben hat, fällt diese unmittelbare Bedrohung weg. In diesem Fall sind die Ressourcen fressenden, antibiotikaresistenten Bakterien ihren empfindlichen Brüdern im Tempo ihrer Vermehrung unterlegen.

Dementsprechend machen die resistenten Mikroben nach ein paar Teilungszyklen nur noch einen geringen Teil der Gesamtpopulation aus. Allerdings verschwinden sie nie ganz und können im Bedarfsfall in kurzer Zeit zu alten Größenordnungen heranwachsen.

Damit besitzen Bakterien einen flexiblen Abwehrmechanismus gegen Angriffe durch antibiotisch wirksame Substanzen. Er erlaubt ihnen, ressourcensparend und energieschonend auf derartige Gefahrenlagen zu reagieren. Ein Vergleich mit einer immense Mittel verschlingenden Hochrüstung, die sich in den jährlich steigenden Militärausgaben der meisten Staaten niederschlägt, bietet sich an. Selbst wenn keine akute militärische Bedrohung besteht, dreht sich die Rüstungsspirale weiter, wobei ein momentaner Vorteil bald durch größere Anstrengungen der Gegenseite kompensiert wird.

Das Konzept, den vermeintlichen Feind durch vermehrte Rüstungsanstrengungen in den wirtschaftlichen Ruin zu treiben, hat die Kriegsgefahr auf der Welt nicht gebannt. Genauso falsch ist die Aufrüstung gegen Bakterien durch den übertriebenen Einsatz von Antibiotika. Sie hat nur zur Folge, dass diese zunehmend Resistenzeigenschaften vorhalten.

Mikroben reagieren auf solche „Overkill“-Angriffe mit einer Vervielfachung ihrer Resistenzgene, wodurch sie größere Mengen der Biowaffe inaktivieren können. Die Rüstungsspirale im „Krieg gegen die Mikroben“ kann sich gegen uns Menschen drehen, wenn dadurch wirksame Antibiotika zur Bekämpfung von multiresistenten Krankheitserregern nicht mehr zur Verfügung stehen.

Wie geht die Natur mit der Auseinandersetzung konkurrierender Organismen um? Eher konstruktiv als destruktiv, denn der Wettbewerb zwischen dem Reich der Pilze und der Bakterien hat nicht das Ziel, den anderen zu vernichten, sondern die Balance zu bewahren. Mit dem Ergebnis, dass die beiden Naturreiche seit Millionen Jahren zu ihrem gegenseitigen Nutzen koexistieren. Verglichen damit ist der Mensch auf der Erde gerade erst erschienen und hat noch manche Bewährungsprobe vor sich.

In der Natur ist nichts auf die Alleinherrschaft einer Spezies ausgelegt. Sie bewahrt die Vielfalt und das Gleichgewicht, die für den Erhalt eines komplexen...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 3.3.2021
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie
• ISBN-10: 3-7534-3132-X / 375343132X
• ISBN-13: 978-3-7534-3132-1 / 9783753431321