Bakterien

Der Mensch als Ökosystem

Bakterien waren die ersten Organismen auf der Erde und hatten dreieinhalb Milliarden Jahre die Erde für sich allein, bis der erste Vielzeller auftauchte. Trotz ihrer grandiosen Erfolgsstory haben Bakterien einen schlechten Ruf – zu Unrecht.

Von Cora Richter

Neue Methoden, neue Entdeckungen

Die Metagenomik ist noch ein recht junges Forschungsgebiet. Ziel dieser Wissenschaft ist es, das gesamte Genom eines Lebensraumes zu erfassen. Dazu gehören auch die Erbinformationen sämtlicher darin lebender Mikroben.

Möglich ist diese Forschung erst durch die Entwicklung moderner molekularbiologischer Methoden, wie etwa DNA-Sequenzierer, die automatisiert alle DNA-Schnipsel in einer Probe erfassen.

Die Ergebnisse werden mit riesigen Datenbanken abgeglichen. Erst so können die einzelnen Sequenzen bestimmten Lebewesen zugeordnet werden.

Dank der neuen Technik können nun beliebige Proben, sei es Meerwasser, Luft aus der oberen Atmosphäre, eine Stuhlprobe oder ein Hautabstrich auf die darin enthaltene Erbsubstanz untersucht werden.

Damit hat sich den Forschern ein völlig neuer Kosmos erschlossen. Denn Bakterien und andere Mikroben sind überall und ihre Vielfalt scheint unerschöpflich.

Waren den Mikrobiologen bislang nur Bakterien bekannt, die sie im Labor mühevoll kultivieren konnten, schätzen Experten inzwischen, dass sich nicht einmal ein Prozent der Bakterienarten kultivieren lässt. Der ganze große Rest wartet noch auf seine Entdeckung!

Mikrobiom – unsere unsichtbaren Mitbewohner

Auch wenn wir uns ganz selbstverständlich als Individuum wahrnehmen, letztendlich sind wir eine gigantische Wohngemeinschaft. Gerade einmal zehn Prozent der Zellen in unserem Körper sind menschlich, die restlichen 90 Prozent gehören anderen Lebewesen, wie eben Bakterien.

Möglich ist diese Überzahl, weil Bakterienzellen um das 100- bis 10.000-fache kleiner sind als die Bausteine unseres Körpers.

Wissenschaftler sprechen bei unseren Untermietern vom sogenannten "Mikrobiom" und meinen damit die Gesamtheit aller in und auf uns lebenden Mikroorganismen.

Wer sich jetzt ekelt, dem sei gesagt: Die Winzlinge sind unsichtbare Helfer und haben ihre Finger überall im Spiel – ob bei der Verdauung, dem Geschmack eines Weines, beim Schutz vor Krankheiten oder bei der Partnerwahl.

Denn unsere Hautbakterien sorgen nicht nur dafür, dass sich Krankheitserreger nicht ausbreiten können, sie sind auch für unseren individuellen Duft verantwortlich. Fest steht: Ohne unsere Untermieter wären wir gar nicht lebensfähig.

Neue Siedlungsgebiete für Bakterien

Als Embryo in der Fruchtblase sind wir weitestgehend noch geschützt und steril. Dieser Zustand ändert sich schlagartig mit der Geburt. Denn bereits bei der Passage durch den Geburtskanal gibt es eine massive "Dusche" mit Lactobacillus, Prevotella- und Sneathia-Bakterien.

Die Winzlinge sind eine wichtige Dreingabe der Mutter, denn Forscher vermuten, dass die übertragenen Vaginalbakterien die Kinder schützen, indem sie mikrobielle Lebensräume im Körper besetzen und andere, gefährliche Keime fernhalten.

Babys, die per Kaiserschnitt auf die Welt kommen, haben vor allem Hautbakterien wie Staphylokokken oder Propionibakterien. Diese stammen nicht von der Mutter, sondern vom Krankenhauspersonal.

Untersuchungen zeigen, dass per Kaiserschnitt entbundene Kinder ein erhöhtes Risiko für Allergien, Asthma und Diabetes Typ 1 haben sowie häufiger chronische Darmentzündungen und Fettleibigkeit aufweisen.

Einigen Wissenschaftlern macht die Zunahme von Kaiserschnittgeburten daher Sorgen. In Deutschland werden rund ein Drittel aller Geburten per Kaiserschnitt durchgeführt.

Nach der Geburt gelangen mit der Muttermilch weitere Bakterien in den Darm. So bekommt der neue Erdenbürger gleich einen guten Immunschutz.

Doch die Muttermilch liefert nicht nur eine Gründerpopulation für die kindliche Darmflora, sondern bereitet das Baby später auch auf feste Nahrung vor, auch hier wieder mit dem richtigen Bakterienmix.

Die ersten drei Lebensjahre sind turbulent und entscheidend für die Entwicklung einer gesunden Darmflora und somit auch für unser Immunsystem.

In Sachen Mikrobiom gilt man daher als erwachsen, wenn man etwa drei Jahre alt ist. Zu einem großen Teil ist die bakterielle Bewohnerschaft verschiedener Menschen gleich.

Doch im Detail gibt es große Unterschiede. Jeder Mensch besitzt ein individuelles Mikrobiom, eine Art mikrobiellen Fingerabdruck.

Allein die Zusammensetzung der Hautbakterien ist bei jedem Menschen so einzigartig, dass man sie für forensische Untersuchungen nutzen könnte.

Vom Dschungel zum gepflegten Rasen – unsere Darmflora

Amerikanische Wissenschaftler haben bei den isoliert und noch ursprünglich lebenden Yanomami-Indianern in Venezuela eine extrem artenreiche Darmflora vorgefunden. Sie erscheint so vielfältig wie ihr Lebensraum, der Regenwald.

Dies könnte eine mögliche Erklärung dafür sein, warum viele Naturvölker kaum Probleme mit typischen Zivilisationserkrankungen, aber auch Übergewicht haben.

Im Gegensatz zur Vielfalt bei den Yanomami wirkt unsere Darmflora wie ein gepflegter Rasen gegenüber dem Dschungel. Gründe dafür sind vermutlich unsere fettreiche Ernährung, aber auch unsere Lebensweise.

Mit einer Verarmung des Mikrobioms steigt die Häufigkeit von Krankheiten wie Diabetes, Allergien, Asthma, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Fettleibigkeit.

Der offensichtliche Zusammenhang ist aber erst ansatzweise erforscht. Sicher ist aber: Je artenreicher der Bakterienmix in unserem Darm ist, desto robuster sind wir.

Die Pflege des Mikrobioms

Studien zeigen, dass nicht ein Zuviel, sondern ein Zuwenig an Mikrobenkontakt zu Problemen führt. Übertriebene Hygiene und Sauberkeit mit Reinigungsmitteln ist daher kontraproduktiv.

Unser Immunsystem wird fehlgesteuert. Allergien und chronische Darmreizungen sind die Konsequenz.

Generell sollte man sich mit zu häufigen und schnellen Antibiotika-Einnahmen zurückhalten – dies gilt besonders für Kinder. Jeder vierte Deutsche nimmt durchschnittlich viermal im Jahr ein Antibiotikum.

Ansonsten gelten letztendlich die altbekannten einfachen Regeln: Kinder sollen draußen in der freien Natur spielen – gern auch mit Tieren. Auf dem Esstisch sollten keine Fertigprodukte, sondern frisch und selbst zubereitete Lebensmittel kommen.

Dabei besteht der sicherste Weg, seine mikrobielle Diversität zu erhöhen, darin, eine Vielzahl von Polysacchariden zu essen. Also Vollkornprodukte und verschiedene Obst und Gemüsesorten.

Wir sind alle Holobionten

Wir müssen uns daran gewöhnen, dass wir Menschen keine Individuen sind, sondern mit unseren Bakterien eine Einheit bilden, einen sogenannten "Holobiont".

Der Begriff setzt sich aus den griechischen Wortstämmen "holos" (= ganz) und "bios" (= Leben) zusammen und bezeichnet damit etwas unscharf eine Art ganzheitliches Lebewesen. Also Kollektive von einem großen Wirt und vielen kleinen Lebewesen.

Wir alle sind Holobionten. Kein Lebewesen auf dieser Welt ist mit sich allein, ob groß oder klein, ob Pflanze oder Tier, ob zu Lande oder zu Wasser. Alle mehrzelligen Tiere und Pflanzen sind Holobionten. Alle Lebewesen leben in engster Verbindung mit Mikroben.

Auch in der Tierwelt gibt es faszinierende Beispiele für Tier-Bakterium-Beziehungen, die weit über die aus der Schule bekannten Symbiosen hinausgehen.