WEBVTT NOTE Podcast: Forschergeist Episode: FG099 Biodiversität von Mikroorganismen Publishing Date: 2023-02-27T20:14:32+01:00 Podcast URL: https://forschergeist.de Episode URL: https://forschergeist.de/podcast/fg099-biodiversitaet-von-mikroorganismen/ 00:00:43.301 --> 00:00:48.000 Hallo und herzlich willkommen zu Forschergeist, dem Podcast des Stifterverbands für die deutsche Wissenschaft. 00:00:48.001 --> 00:00:53.700 Mein Name ist Tim Pritlove und ich begrüße alle zur 99. Ausgabe von Forschergeist. 00:00:53.701 --> 00:00:59.000 Ja, die 100 ist nah, aber eine Sendung müssen wir jetzt vorher noch durchziehen. 00:00:59.001 --> 00:01:06.800 Und ja, dafür hat mich der Weg nach Braunschweig geführt, genauer zum DSMZ, 00:01:06.801 --> 00:01:13.100 der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig. 00:01:13.101 --> 00:01:17.200 Und ich begrüße meinen Gesprächspartner, nämlich Jörg Overmann, schönen guten Tag. 00:01:17.201 --> 00:01:20.000 Guten Tag, freut mich. 00:01:20.001 --> 00:01:23.100 Ja, mich auch. Herzlich willkommen bei Forschergeist. 00:01:23.101 --> 00:01:27.500 Ja, Herr Overmann, Sie sind hier wissenschaftlicher Direktor beim DSMZ 00:01:27.501 --> 00:01:34.500 und außerdem auch noch Professor für Mikrobiologie an der TU hier in Braunschweig. 00:01:34.501 --> 00:01:37.600 Sind die eigentlich auf dem gleichen Campus, wo wir gerade sind? 00:01:37.601 --> 00:01:44.900 Nein, wir sind hier auf dem Forschungscampus Süd, der ist relativ jung noch, acht Jahre glaube ich. 00:01:44.901 --> 00:01:53.200 Und auf diesem Forschungscampus befinden sich neben dem Leibniz-Institut DSMZ auch das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung. 00:01:53.201 --> 00:02:00.000 Da ist ein Fraunhofer-Institut und die TU Braunschweig hat in der Tat auch hier Labore. 00:02:00.001 --> 00:02:08.900 Aber die restlichen und großen Gebäude der TU befinden sich stadtnäher im Zentrum, im Norden, also verteilt über Braunschweig. 00:02:08.901 --> 00:02:10.400 Wir sind der Forschungscampus Süd. 00:02:10.401 --> 00:02:14.500 Genau, und sehr fokussiert auf Mikrobiologie. 00:02:14.501 --> 00:02:20.700 Relativ stark, wenn Sie das Helmholtz-Zentrum und Fraunhofer dazu rechnen, ja. 00:02:20.701 --> 00:02:25.400 Ja genau, und darüber wollen wir heute auch reden, über Bakterien 00:02:25.401 --> 00:02:33.000 oder sagen wir mal generell auch über die Frage der Biodiversität von Mikroorganismen. 00:02:33.001 --> 00:02:37.600 Ja, aber wie es meine Art ist, würde ich ganz gerne erst mal mit Ihnen anfangen, 00:02:37.601 --> 00:02:42.900 weil das ist ja eine lange Reise gewesen, nehme ich an, bis hierher. 00:02:42.901 --> 00:02:48.500 Wann hat es denn angefangen so mit der Wissenschaft bei Ihnen? 00:02:48.501 --> 00:02:50.500 Mit dem Interesse an der Wissenschaft oder mit der Wissenschaft selber? 00:02:50.501 --> 00:02:51.800 Ja, mit dem Interesse an Wissenschaft. 00:02:51.801 --> 00:03:01.200 Mit dem Interesse, ja, es hat mich schon eigentlich sehr sehr früh interessiert, wie Leben funktioniert. 00:03:01.201 --> 00:03:12.700 Ich bin auch in einer Familie aufgewachsen, wo Draußensein, Urlaub in der Natur, in den Alpen oder wo auch immer, eine große rolle gespielt hat. 00:03:12.701 --> 00:03:17.900 Wo wir uns immer damit beschäftigt haben und das hat mich von Anfang an eigentlich besonders interessiert, neben anderen Dingen auch. 00:03:17.901 --> 00:03:21.200 Wie Musik oder Kunst. 00:03:21.201 --> 00:03:27.600 Und so ist es dann zum Leistungskurs gekommen Biologie/Physik, das hat mir auch sehr viel Spaß gemacht. 00:03:27.601 --> 00:03:31.300 Und dann habe ich beschlossen, dort weiter zu machen und Biologie zu studieren. 00:03:31.301 --> 00:03:36.300 Zunächst an der Universität Bochum, dann bin ich zum Hauptstudium nach Freiburg gegangen, 00:03:36.301 --> 00:03:41.200 habe Diplomarbeit und dann auch Doktorarbeit in der Folge in Konstanz gemacht und so ging es dann weiter. 00:03:41.201 --> 00:03:46.000 Genau und dann waren auch so ein paar Weltreisen angesagt. 00:03:46.001 --> 00:03:55.900 Privat auch, aber auch eben dann irgendwann dienstlich, weil die Forschungsarbeiten das eben auch notwendig gemacht haben 00:03:55.901 --> 00:03:59.200 und weil das Interesse auch da war. 00:03:59.201 --> 00:04:05.800 Wir sind dann in verschiedenen Forschungsverbünden tatsächlich in Afrika tätig gewesen. 00:04:05.801 --> 00:04:11.800 Dann in jüngerer Zeit auch in Lateinamerika, also in Kolumbien und Costa Rica, in Chile. 00:04:11.801 --> 00:04:19.200 Das hat sich eben ergeben durch verschiedene wissenschaftliche Fragestellungen, dass wir dort oder ich vor allem dort aktiv geworden bin mit meiner Arbeitsgruppe natürlich. 00:04:19.201 --> 00:04:23.700 Was kann man da finden, was man hier nicht findet? 00:04:23.701 --> 00:04:29.300 Bei Mikroorganismen ist das eigentlich interessanterweise so, dass Sie das meiste überall finden. 00:04:29.301 --> 00:04:35.100 Das ist auch dann ein Problem, wenn es um rechtliche Vereinbarungen geht, 00:04:35.101 --> 00:04:38.700 weil die von einer anderen Situation ausgehen. 00:04:38.701 --> 00:04:43.400 Es ist also nicht so, dass wir irgendwo hingehen in den Urwald und dort außergewöhnliche Mikroorganismen suchen. 00:04:43.401 --> 00:04:49.400 Es ist tatsächlich so, wenn Sie einen Fingerhut Erde, also ein Gramm Boden nehmen, 00:04:49.401 --> 00:04:53.600 dann finden Sie darin 50.0000 Bakterienarten, geschätzt. 00:04:53.601 --> 00:04:56.600 Das ist molekular durch Sequenzierung festgestellt worden. 00:04:56.601 --> 00:04:59.700 Der Wissenschaft bekannt sind knapp 19.000. 00:04:59.701 --> 00:05:05.800 Das heißt, Sie haben in einem Gramm Boden schon dreimal mehr, als dass was der Wissenschaft formal bekannt ist als beschriebene Bakterienarten. 00:05:05.801 --> 00:05:10.300 Wenn Sie das nächste Gramm Boden nehmen, sind da vielleicht 10.000 andere Arten drin dafür. 00:05:10.301 --> 00:05:19.200 Das heißt also, unsere Fragestellung ist gar nicht, dass wir das Besondere in exotischen Ländern suchen, 00:05:19.201 --> 00:05:22.300 sondern es gibt da bestimmte Fragestellungen, die anders sind. 00:05:22.301 --> 00:05:27.900 Zum Beispiel wenn ich nach Namibia gehe, dann habe ich dort sehr nährstoffarme Kalahari-Sandböden, 00:05:27.901 --> 00:05:31.100 auf denen die Bevölkerung versucht, Mais zum Beispiel anzubauen. 00:05:31.101 --> 00:05:34.700 Wenn Sie ein Maisfeld sehen, sind die Maispflanzen vielleicht einen Meter auseinander und sehr niedrig, 00:05:34.701 --> 00:05:41.100 so wie wir das im letzten Sommer hier teilweise auch gesehen haben, noch extremer. 00:05:41.101 --> 00:05:47.200 Und die Frage ist, wie funktioniert dort der Nährstoffkreislauf, was muss ich dort machen, wenn ich dort anbauen will 00:05:47.201 --> 00:05:50.500 oder bis zu welchem Grad kann ich es da überhaupt anbauen? 00:05:50.501 --> 00:05:52.700 Das sind eigentlich die interessanten Fragen. 00:05:52.701 --> 00:05:56.300 Und dabei spielen natürlich Mikroorganismen eine große Rolle. 00:05:56.301 --> 00:06:00.600 Aber dazu muss man die erst mal verstehen und nachdem was ich gerade gesagt habe, 00:06:00.601 --> 00:06:02.700 versteht man eben noch viel zu wenig. 00:06:02.701 --> 00:06:08.500 Also die Fragestellung fokussieren auf spezifische Gegebenheiten. 00:06:08.501 --> 00:06:15.500 In Chile zum Beispiel gibt es ein Fischpathogen, der dort die Lachszucht massiv wirtschaftlich auch beeinflusst. 00:06:15.501 --> 00:06:22.400 Da sind hunderte von Millionen Euro, die da an Verlusten eingefahren werden teilweise, besonders in Chile. 00:06:22.401 --> 00:06:26.200 Die Frage ist, was macht dieses Pathogen? Was ist das überhaupt? 00:06:26.201 --> 00:06:29.800 Und dort haben wir dann festgestellt, es sind eigentlich mehrere Arten, die unterscheiden sich sehr deutlich. 00:06:29.801 --> 00:06:32.800 Und haben dort Eigenschaften festgestellt, die vorher überhaupt nicht bekannt waren. 00:06:32.801 --> 00:06:37.200 Aber dieses Bakterium gibt es weltweit, bloß in Chile ist es eben besonders relevant. 00:06:37.201 --> 00:06:42.500 Und das hat dann direkte Anwendungsbezug, denn dort werden natürlich Antibiotika eingesetzt 00:06:42.501 --> 00:06:47.000 und das möchte man natürlich vermeiden, also muss man verstehen, was dieses Laxpathogen(?) tut. 00:06:47.001 --> 00:06:50.000 Haben wir gerade eine Arbeit zu eingereicht. 00:06:50.001 --> 00:06:57.900 Also es ist bedingt durch die spezifischen Fragestellungen, dass wir dort in diesen Ländern mit unseren Kooperationspartnern arbeiten. 00:06:57.901 --> 00:07:01.500 Aber die anderen 30.000 Bakterien, die man noch nicht kennt, die würde man trotzdem ganz gerne mal kennenlernen? 00:07:01.501 --> 00:07:08.100 Ja. Es ist leider so, dass es nicht nur 50.000 sind, sondern wie gesagt, wenn Sie zum nächsten Boden gehen, 00:07:08.101 --> 00:07:12.600 sind schon wieder dann 10.000 andere und wenn Sie so Abschätzungen sehen, 00:07:12.601 --> 00:07:19.700 dann rangieren Sie und je nachdem welchen Mikrobiologen Sie fragen, rangieren die Schätzungen für die Diversität von Bakterien allein, 00:07:19.701 --> 00:07:26.900 also ich spreche noch gar nicht von Pilzen beispielsweise oder Protisten, also kleine Algen und dergleichen, 00:07:26.901 --> 00:07:37.500 Zilliarden, solche Dinge, wenn Sie allein die Bakterien angucken, dann belaufen sich die Schätzungen so irgendwo zwischen 10 Millionen bis 1 Milliarde Arten. 00:07:37.501 --> 00:07:44.100 Und das liegt deutlich über dem, was Sie heute sehr häufig hören, nämlich die 8 Millionen Tier- und Pflanzenarten, von denen man ausgeht, 00:07:44.101 --> 00:07:46.300 wo die Schätzungen bisher so liegen. 00:07:46.301 --> 00:07:48.500 Und davon kennen wir 19.000? 00:07:48.501 --> 00:07:53.200 Und davon ganz richtig, das ist der springende Punkt, wir kennen 19.000. 00:07:53.201 --> 00:07:56.800 Also wir reden von einer Kenntnis von 0,001 Prozent oder so was. 00:07:56.801 --> 00:07:57.600 Okay. 00:07:57.601 --> 00:07:58.100 Und das ist nun das Problem. 00:07:58.101 --> 00:08:05.800 Wenn wir also jetzt jede einzelne Art separat und jetzt kommt das Problem, wie erkenne ich Arten, 00:08:05.801 --> 00:08:11.500 wenn ich die separat bearbeiten wollte, das würde oder wird Jahrtausende gehen. 00:08:11.501 --> 00:08:12.900 Also so kann man natürlich nicht vorgehen. 00:08:12.901 --> 00:08:17.100 Man muss sich also fragen, welche Arten sind eigentlich die wichtigen. 00:08:17.101 --> 00:08:20.200 Zum Beispiel in einem nährstoffarmen Boden. 00:08:20.201 --> 00:08:26.800 Zum Beispiel bei der Infektion von Laxen oder anderen Dingen oder in Symbiosen und dergleichen mehr. 00:08:26.801 --> 00:08:30.400 Man muss die wesentlichen Spieler kennen und die verstehen. 00:08:30.401 --> 00:08:39.100 Und da stellt sich eben auch heraus, dass wir die wesentlichen Spieler eben auch im Ackerboden nur wenig verstehen. 00:08:39.101 --> 00:08:44.100 Also diese Konzentration, das Erkennen, was sind die wichtigen, die wichtige Relationen beispielsweise machen, 00:08:44.101 --> 00:08:49.100 die wichtige Krankheitseigenschaften haben und so weiter, die müssen wir identifizieren 00:08:49.101 --> 00:08:52.800 und dann da gezielt weiterkommen, das ist das Vorgehen. 00:08:52.801 --> 00:08:56.000 Wie hat den diese Reise überhaupt begonnen? 00:08:56.001 --> 00:09:02.400 Weil jetzt weiß man zumindest worauf man schauen muss, auch wenn es da noch sehr viel mehr gibt, als man erfassen kann. 00:09:02.401 --> 00:09:07.800 Aber es gab ja auch mal so die Zeit, da war sozusagen diese Kenntnis über das Kleinste so überhaupt nicht da. 00:09:07.801 --> 00:09:13.600 Der Mensch hat einfach seine Welt über das wahrgenommen, was er selber fühlen, schmecken, riechen, sehen kann. 00:09:13.601 --> 00:09:21.300 Und die Vorstellung, dass sozusagen etwas unserer Beobachtung sich entzieht, das war ja nicht so klar. 00:09:21.301 --> 00:09:30.100 Und Fragestellungen rund um Krankheiten, was so die Ursache war etc., wurde dann halt mit allerlei Theorie belegt, 00:09:30.101 --> 00:09:32.700 die nicht unbedingt jetzt immer zugetroffen hat. 00:09:32.701 --> 00:09:41.700 Wie weit muss man in der Wissenschaftsgeschichte zurückgehen, um zu schauen, okay hier gab es dann das erste Mal wirklich eine Öffnung für diese Mikrowelt? 00:09:41.701 --> 00:09:49.800 Wenn man jetzt mal absieht von der praktischen Erfahrung, dass der Mensch schon sehr früh vor tausenden von Jahren die Gärung entdeckt hat, 00:09:49.801 --> 00:09:52.500 aber natürlich nicht wusste was passiert. 00:09:52.501 --> 00:09:56.000 Also die Nutzung von Mikroorganismen ist sehr alt. 00:09:56.001 --> 00:09:58.000 Auch so Pflanzen als Heilungsmittel etc.. 00:09:58.001 --> 00:10:04.600 Ja gut, das sind dann häufig die Pflanzeninhaltsstoffe, aber manchmal eben auch die assoziierten Mikroorganismen. 00:10:04.601 --> 00:10:11.000 Aber das Bewusstsein und das ist eigentlich eine ganz spannende Entwicklung aus der Wissenschaftsgeschichte, 00:10:11.001 --> 00:10:15.300 das Bewusstsein, dass dort eine Welt existiert, die ich zunächst einmal überhaupt nicht sehen konnte, 00:10:15.301 --> 00:10:22.300 deshalb lange verborgen blieb, die sehr vielseitig ist und die relevant ist, 00:10:22.301 --> 00:10:27.300 dann als erstes natürlich für Krankheiten, das interessiert den Menschen natürlich ganz besonders, 00:10:27.301 --> 00:10:37.100 gerade wo im 19. Jahrhundert Cholera zum Beispiel viele Ausbrüche waren, wo die Pest in Wellen gekommen ist, 00:10:37.101 --> 00:10:42.400 also seit dem Altertum immer wieder und erst mal gar nicht klar war, was verursacht das? 00:10:42.401 --> 00:10:51.600 Obwohl da einige Ideen schon waren, wenn man Pestdoktoren anguckt, mit dem Gewand, mit der schnabelartigen Maske 00:10:51.601 --> 00:10:56.300 und dem Schutz der Augen und dem Abstandhalten, da war schon einiges an Erfahrung, 00:10:56.301 --> 00:10:58.700 dass da irgendwie etwas übertragen wird. 00:10:58.701 --> 00:11:01.400 Zumindest eine Ahnung. 00:11:01.401 --> 00:11:04.800 Irgendein Gefühl, dass da was übertragen werden muss. 00:11:04.801 --> 00:11:07.200 Aber dass es da eine Lebewelt gibt, das ist eigentlich erst mit der Sichtbarmachung gekommen. 00:11:07.201 --> 00:11:08.900 Wofür war denn dieser Schnabel eigentlich? 00:11:08.901 --> 00:11:20.200 Der Schnabel wurde mit, wie man in den alten Quellen lesen kann, Spezereien, also stark riechenden Pflanzensubstanzen gefüllt, 00:11:20.201 --> 00:11:24.200 um den Pestgestank zu absorbieren. 00:11:24.201 --> 00:11:30.100 Und es waren dann Gläser eingesetzt, die waren damals nicht aus Glas, sondern am Anfang waren sie aus Beryll geschliffen, 00:11:30.101 --> 00:11:41.300 also aus einem Mineral, aber auch eben um eine direkte Kontamination durch das, was dann in der Luft eben durch die Kranken abgegeben wurde, abzuhalten. 00:11:41.301 --> 00:11:46.200 Also da sieht man, da war schon etwas Pragmatismus da, aber man wusste eigentlich gar nicht worum es geht. 00:11:46.201 --> 00:11:55.300 Und im 17. Jahrhundert gelang es dann, diese ersten Bakterienzellen sichtbar zu machen. 00:11:55.301 --> 00:12:01.600 Antoni van Leeuwenhoek ist ganz berühmt, wird immer wieder zitiert, weil er sehr kunstvoll Einlinser offenbar schleifen konnte 00:12:01.601 --> 00:12:07.200 und da zum ersten Mal auch im Zahnbeleg, das ist ein ganz interessantes Experiment, 00:12:07.201 --> 00:12:12.300 bei uns im Zahnbelag sieht man sehr große Bakterien, deshalb funktioniert das so gut, das sichtbar machen konnte. 00:12:12.301 --> 00:12:21.500 Dann gab es zusammengesetzte Mikroskope von Robert Hooke und erst dann ging das Ganze im 19. Jahrhundert dann wirklich in die Wissenschaft. 00:12:21.501 --> 00:12:29.600 Wo dann Größen wie Louis Pasteur und natürlich Robert Koch gelernt haben, mit diesen Organismen zu arbeiten. 00:12:29.601 --> 00:12:34.600 Also die Beobachtung ist das eine, das Problem ist, dass ich an einem mikroskopisch beobachteten Bakterium, 00:12:34.601 --> 00:12:39.400 gerade wenn ich es dann noch präpariere, also anfärbe beispielsweise, dann ist das tot. 00:12:39.401 --> 00:12:43.600 Ich kann nicht mehr beobachten, was es tut. 00:12:43.601 --> 00:12:48.400 Das ist auch einer der wesentlichen Unterschiede, was die Mikrobiologie auszeichnet, 00:12:48.401 --> 00:12:52.500 ich muss die Untersuchung an den Lebensfunktionen ganz anders machen. 00:12:52.501 --> 00:13:02.200 Ich muss mit den Organismen arbeiten, indem ich sie wachsen lasse und dann diese Organismen bei diesem Wachstum testen. 00:13:02.201 --> 00:13:06.100 Also Substanzen dazugeben, um festzustellen, mit was wachsen sie. 00:13:06.101 --> 00:13:10.400 Ein Infektionsmodell haben, wo ich die Bakterien in irgendein Tier bringe und schaue, 00:13:10.401 --> 00:13:15.700 ist das jetzt wirklich das Pathogen, was ich bekämpfen möchte bei einem Menschen etc. pp. 00:13:15.701 --> 00:13:21.100 Das ist viel komplizierter, als wenn ich beobachte, dass eine Giraffe Akazienblätter frisst und wo sie vorkommt, 00:13:21.101 --> 00:13:25.900 das ist einfacher von dieser Sichtweise her. 00:13:25.901 --> 00:13:29.900 Das ist also etwas, was erst im 19. Jahrhundert dann tatsächlich etabliert wurde 00:13:29.901 --> 00:13:38.900 und das Interessante ist, dass die Techniken von Robert Koch, also auf mit Agar verfestigten Nährböden in runden Petrischalen, 00:13:38.901 --> 00:13:45.600 Kolonien zu erzeugen von isolierten Bakterienzellen, so dass alle Nachkommen erbgleich sind, 00:13:45.601 --> 00:13:50.400 das nennen wir einen Bakterienstamm, so dass, wenn ich dann an dieser großen Menge, 00:13:50.401 --> 00:13:54.100 das sind Milliarden von Bakterienzellen, wenn ich die abnehme und damit teste, 00:13:54.101 --> 00:14:01.600 dann sehe ich etwas, dann kann ich etwas so testen, dass ich es nachweisen kann, biochemisch oder optisch, wie auch immer, 00:14:01.601 --> 00:14:04.200 und dann geht das erst, dann erkenne ich das erst. 00:14:04.201 --> 00:14:10.000 Aber dazu muss ich natürlich eine Milliarde erbgleiche Bakterien haben, damit alle dasselbe tun. 00:14:10.001 --> 00:14:15.800 Wenn ich eine Mischung habe, dann tut in dem einen Test die eine Fraktion etwas und in dem anderen die andere. 00:14:15.801 --> 00:14:26.900 Also ein ganz anderes Arbeiten und das hatte bisher diese Analysen sehr erschwert, diese Erkenntnisse sehr erschwert. 00:14:26.901 --> 00:14:30.600 Und dann erst in den eigentlich 80er/90er Jahren kamen die molekularbiologischen Methoden. 00:14:30.601 --> 00:14:37.300 Und erst dann wurde deutlich, dass es diese Masse von Bakterien gibt, dass sie um uns herum sind 00:14:37.301 --> 00:14:44.300 und dass sie eigentlich auch unsere Lebensfunktionen, aber nicht nur die, sondern auch alles um uns herum ganz wesentlich gestalten. 00:14:44.301 --> 00:14:47.300 Bis hin zum Klimawandel, CO2-Produktion und so weiter. 00:14:47.301 --> 00:14:55.200 Das heißt, vorher war der Blick eher so da drauf, dass es so was zwischendurch mal vorkommendes ist sozusagen, 00:14:55.201 --> 00:14:59.600 oh da ist jetzt ein Bakterien und vorher waren da keine, so die Sichtweise. 00:14:59.601 --> 00:15:00.700 Genau. 00:15:00.701 --> 00:15:05.500 Und wer war da jetzt noch mal so die Person, die sozusagen mit ihrer Forschung aufgedeckt hat? 00:15:05.501 --> 00:15:14.100 Also was hat sozusagen dazu geführt, dass man überhaupt erst mal akzeptiert hat, dass es da etwas kleinstes gibt, was man so nicht sehen kann? 00:15:14.101 --> 00:15:17.500 Das waren natürlich wie immer in der Wissenschaft Arbeiten… 00:15:17.501 --> 00:15:19.300 Prozesse. 00:15:19.301 --> 00:15:19.900 …die aufeinander aufbauen. 00:15:19.901 --> 00:15:25.500 Also die erste Sichtbarmachung wie gesagt im 17. Jahrhundert zeigte, da ist etwas. 00:15:25.501 --> 00:15:30.000 Aber das war natürlich an bestimmten Standorten, es fing an mit dem Zahnbelag beispielsweise. 00:15:30.001 --> 00:15:38.000 Dann im 19. Jahrhundert konnte man tatsächlich dann die Organismen zum Wachstum bringen. 00:15:38.001 --> 00:15:40.100 Das fokussierte sehr stark auf die Infektionserreger. 00:15:40.101 --> 00:15:45.900 Und wenn Sie auch heute viele Menschen fragen und das ist immer so ein Beispiel, was ich nenne, 00:15:45.901 --> 00:15:51.700 wenn Sie fragen, was tun Bakterien, viele denken, Bakterien sind böse. 00:15:51.701 --> 00:15:54.200 Ist auch vollkommen klar, denn da kommt man tatsächlich, wenn man eine Infektion hat, 00:15:54.201 --> 00:16:00.800 kommt man tatsächlich oder bei Viren kürzlich die letzten drei Jahre, das betrifft einen direkt, 00:16:00.801 --> 00:16:06.900 also ist das das, was das Bewusstsein schärft. 00:16:06.901 --> 00:16:08.700 Wir sind ja voll mit Bakterien. 00:16:08.701 --> 00:16:15.800 Ja und das Interessante ist eben, es gibt Listen von bösen Bakterien, also pathogenen Bakterien, das sind ungefähr 550. 00:16:15.801 --> 00:16:19.800 Und jetzt vergleichen Sie das mit den eine Milliarde Bakterienarten. 00:16:19.801 --> 00:16:27.500 Also das typische Bakterium ist nicht böse, aber das wissen wir nicht, wenn wir uns nicht näher damit beschäftigt haben, weil sie eben unsichtbar sind. 00:16:27.501 --> 00:16:31.600 Das ist so diese typische Sache, was ich nicht sehe, ist schwierig zu beurteilen. 00:16:31.601 --> 00:16:37.500 Aber das Gramm Erde, was man so vielleicht nebenbei mal isst so, hat einem ja bisher noch nicht geschadet. 00:16:37.501 --> 00:16:42.200 Genau, wenn Sie schwimmen, nehmen Sie leicht einen Fingerhut Wasser auf, wahrscheinlich mehrere Fingerhüte 00:16:42.201 --> 00:16:45.200 und in jedem Fingerhut sind eine Millionen Bakterienzellen. 00:16:45.201 --> 00:16:46.500 Also im See? 00:16:46.501 --> 00:16:48.400 Im See zum Beispiel. 00:16:48.001 --> 00:16:53.900 Und auch das hat man erst eigentlich in den 60er/70er Jahren gelernt, dass da so viele drin sind. 00:16:48.401 --> 00:16:48.000 Ja, im Schwimmbad wahrscheinlich nicht. 00:16:53.901 --> 00:16:59.400 Vorher hatte man eben auch, was man konnte, eine Agar-Platte genommen mit irgendwelchen Medien, 00:16:59.401 --> 00:17:03.700 hat einen Milliliter Wasser darauf aufgebracht oder weniger und hat dann gezählt, wieviele Kolonien kommen da, 00:17:03.701 --> 00:17:09.600 aber da konnten nur ein Bruchteil wachsen, also dachte man, naja so 100 Zellen sind da vielleicht drin oder 1000. 00:17:09.601 --> 00:17:18.100 Und plötzlich hatte man Farbstoffe, die DNA floreszenzbasiert anfärben können und hat im Mikroskop geschaut mit speziellen Techniken 00:17:18.101 --> 00:17:21.200 und plötzlich sah man eine Million Zellen in einem Milliliter. 00:17:21.201 --> 00:17:25.100 Da fing das eigentlich an und dann hat man sich natürlich gefragt, was machen die eigentlich? 00:17:25.101 --> 00:17:30.400 Wovon leben die überhaupt? Da dürfte eigentlich gar nicht viel sein. 00:17:30.401 --> 00:17:41.700 Und da hat sich unser Bild dann, was die Vielfalt und was die Aktivität von Bakterien angeht, seit den 50er/60er/70er Jahren grundlegend gewandelt. 00:17:41.701 --> 00:17:45.200 Und mit Pasteur natürlich auch so der Umgang mit Lebensmittel etc.. 00:17:45.201 --> 00:17:45.300 Genau. 00:17:45.301 --> 00:17:51.800 Also die Pasteurisierung ist ja letzten Endes die Erkenntnis daraus, dass man dann sozusagen mit diesen Bakterien auch in irgendeiner Form umgehen muss 00:17:51.801 --> 00:17:58.800 und dass dann die Erhitzung uns auch schützt etc. pp. 00:17:58.801 --> 00:18:10.700 Ja, jetzt ist schon klar geworden, was so die Herausforderungen der aktuellen Wissenschaft zumindest teilweise mit betrifft so. 00:18:10.701 --> 00:18:15.600 Also auf der einen Seite, wir wissen erst mal, dass wir eine Menge nicht wissen so. 00:18:15.601 --> 00:18:20.900 Das ist ja immer so eine Frage, wie groß sind so die Unknowns und wie groß sind vor allem die unknown Unknowns, 00:18:20.901 --> 00:18:26.300 also was wissen wir denn alles noch nicht, von dem wir noch nicht mal ahnen, dass es da ist. 00:18:26.301 --> 00:18:40.400 Insgesamt ist also, glaube ich, die Bedeutung ist klar. Also ich denke nicht, dass jetzt in irgendeiner Form jemand sagt, ja Mikrobiologie wozu brauchen wir das. 00:18:40.401 --> 00:18:45.700 Also gerade die Corona-Zeit hat ja nun jetzt die Viren halt wieder natürlich auf den Tisch gelegt 00:18:45.701 --> 00:18:51.600 und da eine etwas intensivere Auseinandersetzung auch in der Gesellschaft begonnen, 00:18:51.601 --> 00:18:54.300 natürlich auch aus dieser Bedrohungsperspektive zunächst einmal, 00:18:54.301 --> 00:18:58.600 aber natürlich dann auch genauso die Erkenntnis, dass wir auch irgendwie voll mit Viren sind 00:18:58.601 --> 00:19:04.400 und nicht nur das, sondern dass auch die Viren letzten Endes eine evolutionäre Kraft haben. 00:19:04.401 --> 00:19:10.400 Und das ist ja bei den Bakterien auch nicht anders. 00:19:10.401 --> 00:19:21.000 Was sind jetzt so die Schwerpunkte der Mikrobiologie, wie sie sich denn so in der aktuellen wissenschaftlichen Auseinandersetzung abzeichnen? 00:19:21.001 --> 00:19:27.900 Ich meine, auf der einen Seite gibt es natürlich so klassische Biologie, im Sinne von, wir wollen verstehen wie das funktioniert etc., 00:19:27.901 --> 00:19:34.300 aber es spielt ja auch eine große Rolle in der Medizin und es spielt ja auch eine große Rolle in der Landwirtschaft, 00:19:34.301 --> 00:19:44.200 wo der Umgang mit so Resistenzen auch ein großer Problem darstellt und natürlich dann eben auch umgekehrt in der Medizin. 00:19:44.201 --> 00:19:54.500 Also was sind so die großen Schwerpunkte, mit denen sich die Forschung im mikrobiologischen Bereich heute vor allem auseinandersetzen? 00:19:54.501 --> 00:19:55.100 Das ist natürlich sehr breit. 00:19:55.101 --> 00:20:01.900 also Mikrobiologie an sich ist ja eigentlich nur dadurch definiert, dass sie sich mit Organismen auseinandersetzt, 00:20:01.901 --> 00:20:09.200 die kleiner als das, was man mit dem unbewaffneten Auge sichtbar machen kann, beschäftigt. 00:20:09.201 --> 00:20:13.300 Und das wird in der Regel definiert so alles unter einem Millimeter. 00:20:13.301 --> 00:20:16.600 Da sieht man noch ein bisschen was, aber wenn es dann kleiner wird gar nicht mehr. 00:20:16.601 --> 00:20:23.800 Jetzt ist natürlich der Punkt, warum ist die Mikrobiologie abgetrennt von anderen Disziplinen in der Biologie? 00:20:23.801 --> 00:20:30.900 Und der interessante Aspekt dabei ist, dass, wenn ein Organismus sehr sehr klein wird, er sich anders verhält. 00:20:30.901 --> 00:20:37.600 Und deshalb hat sich Mikrobiologie als eine abgetrennte Disziplin entwickelt. 00:20:37.601 --> 00:20:43.300 Und das liegt simpel daran, dass das Oberfläche zu Volumen Verhältnis immer größer wird, je kleiner ich werde. 00:20:43.301 --> 00:20:54.300 Also ich habe immer mehr Möglichkeit, mein Zytoplasma, also mein Zellinneres, zu versorgen mit Nährstoffen, ganz simpel und Abfallstoffe loszuwerden. 00:20:54.301 --> 00:21:03.600 Und das bedeutet, dass Mikroorganismen wesentlich aktiver sind, um Größenordnungen aktiver sind 00:21:03.601 --> 00:21:05.200 als dieselbe Menge an größeren Organismen. 00:21:05.201 --> 00:21:09.400 Also so ein typisches Beispiel ist, ich nehme einen Elefanten und nehme eine Anzahl von Ratten, 00:21:09.401 --> 00:21:14.600 die diesem Gewicht von dem einen Elefanten entsprechen und schaue, wie schnell Futter umgesetzt wird. 00:21:14.601 --> 00:21:20.100 Dann stelle ich fest, dass die Ratten das Futter wesentlich schneller verbrauchen und wachsen als der Elefant. 00:21:20.101 --> 00:21:23.100 Das liegt am Oberfläche zu Volumen Verhältnis. 00:21:23.101 --> 00:21:25.200 Und noch extremer ist es, wenn ich zu Mikroorganismen gehe. 00:21:25.201 --> 00:21:33.500 Das heißt, bestimmte Mikroorganismen können tausendmal schneller atmen als größere Organismen, die ein-zwei Größenordnungen größer sind. 00:21:33.501 --> 00:21:39.500 Weil das eben Oberfläche zu Volumen Verhältnis ist und physikalische Begebenheiten. 00:21:39.501 --> 00:21:47.300 Bedeutet, dass Mikroorganismen, selbst wenn sie nicht in großer Abundanz da sind, viel schneller umsetzen. 00:21:47.301 --> 00:21:48.400 Das ist der eine Punkt. 00:21:48.401 --> 00:21:54.900 Der andere Punkt ist, dass Mikroorganismen vier Milliarden zur Entwicklung hatten, Evolution hatten. 00:21:54.901 --> 00:22:05.500 Im Gegensatz zu Mehrzellern, die ja dann irgendwann vor einer halben Milliarde Jahren, ein bisschen früher, auftauchten. 00:22:05.501 --> 00:22:13.500 Also die ersten Fossilien, die so in diese Richtung deuten, sind vielleicht vor einer Milliarde Jahre festzumachen. 00:22:13.501 --> 00:22:20.000 Das bedeutet, diese viel längere Entwicklungszeit hat natürlich auch zu einer größeren physiologischen und biochemischen Diversifizierung geführt. 00:22:20.001 --> 00:22:28.100 Das heißt, sehr sehr viele Reaktionen, die wir auch nutzen in der Biotechnologie, in der Abwasseraufbereitung, 00:22:28.101 --> 00:22:32.500 in der Erzeugung von Sekundärstoffen bis hin zu Antibiotika, 00:22:32.501 --> 00:22:39.600 all das ist nur da, weil Mikroorganismen, Bakterien gerade, sich so lange entwickeln konnten, diversifizieren konnten, 00:22:39.601 --> 00:22:49.400 so viel Zeit einfach hatten, neue Gene zu entwickeln und da diese Fähigkeiten zu entwickeln. 00:22:49.401 --> 00:22:56.900 Diese beiden Aspekte bedingen, dass wir Mikrobiologie als separate Wissenschaft haben, 00:22:56.901 --> 00:23:05.500 aber wie in der Biologie allgemein gibt es da sehr sehr unterschiedliche Zweige. 00:23:05.501 --> 00:23:09.300 Es gibt die Biochemie, die ist relativ alt, Biochemie und Physiologie von diesen Mikroorganismen, 00:23:09.301 --> 00:23:15.200 man konnte, sobald man sie auf Agar-Platten wachsen lassen konnte, dann eben testen, was die Organismen tun. 00:23:15.201 --> 00:23:21.600 Das gibt es schon ganz lange, schon seit Anfang des 20. Jahrhunderts oder eigentlich schon davor. 00:23:21.601 --> 00:23:23.300 Wo man getestet hat, was tun die denn. 00:23:23.301 --> 00:23:32.200 Dann wurden natürlich Virulenzfaktoren etc. untersucht, das ist eben ein großes Interesse, das ist die medizinische Mikrobiologie, 00:23:32.201 --> 00:23:38.900 die untersucht natürlich auch, wie verbreiten sich die Organismen in Kliniken oder wie kommen sie in die Klinik, wie verbreiten sie sich in der Bevölkerung, 00:23:38.901 --> 00:23:46.600 was sind die Transmissionswege, wie geht das Immunsystem damit um, das ist wieder ein ganz anderer Blickwinkel. 00:23:46.601 --> 00:23:53.300 Und dann gibt es natürlich auch, wie auch sonst in der Biologie allgemein, die Evolutionsforschung und die Ökologie. 00:23:53.301 --> 00:24:02.800 Und bei der Ökologie da ist es eben eine sehr junge Erkenntnis, dass wir es mit dieser großen Diversität zu tun haben. 00:24:02.801 --> 00:24:09.900 Und dadurch, dass es jetzt molekularbiologische Methoden und sehr ausgefeilte auch biochemische Methoden, 00:24:09.901 --> 00:24:18.200 metabolomex(?) Methoden gibt, die jetzt zugänglich machen, was tatsächlich in komplexen Bakteriengemeinschaften passiert, 00:24:18.201 --> 00:24:27.900 dadurch hat diese Richtung in der Ökologie und das geht bis hin zu Umweltbiologie, hat diese Richtung sehr an Fahrt aufgenommen. 00:24:27.901 --> 00:24:31.200 Wie gesagt, das seit den 70er/80er Jahren. 00:24:31.201 --> 00:24:38.700 Also das ist sehr unterschiedlich und es ist tatsächlich so, dass da teilweise noch nicht die Querverbindungen sind, 00:24:38.701 --> 00:24:46.900 weil es sich wieder aufspaltet in diese Teildisziplinen zwischen medizinischer Mikrobiologie beispielsweise und Ökologie. 00:24:46.901 --> 00:24:53.000 Und was uns zum Beispiel interessiert ist jetzt, wie laufen eigentlich Übertragungswege in der Natur? 00:24:53.001 --> 00:24:57.800 Woher kommen manche Erreger, die müssen ja irgendwelche Reservoirs in der Natur haben. 00:24:57.801 --> 00:25:03.600 Und da ist dann der Mikrobiologe gefragt, der dann beispielsweise danach suchen sollte, 00:25:03.601 --> 00:25:09.700 wo ist so ein Reservoire, mit diesen Methoden, die die Mikroökologie nun zur Verfügung hat. 00:25:09.701 --> 00:25:17.000 Mit den kulturunabhängigen molekularbiologischen Methoden, Sequenzierung insbesondere von Umwelt-DNA. 00:25:17.001 --> 00:25:25.000 Die von Ihnen angesprochene Evolution, die nun schon seit Ewigkeiten geht bei Milliarden von unterschiedlichen Bakterien, 00:25:25.001 --> 00:25:33.600 die daraus jetzt entstanden sind, stellt natürlich auch die Frage, wie schnell läuft denn eigentlich diese Evolution auf dieser kleinsten Ebene ab. 00:25:33.601 --> 00:25:39.900 Kleinsein heißt ja dann auch, eben nicht so viele Komponenten und Abhängigkeiten zu haben, 00:25:39.901 --> 00:25:44.300 so dass ich quasi ja immer wieder etwas neues ausprobieren kann. 00:25:44.301 --> 00:25:50.900 Wenn man jetzt mal auf so Probleme schaut, wie zum Beispiel die Plastikverschmutzung der Meere, 00:25:50.901 --> 00:25:56.900 hier und da in den letzten Jahren meine ich aus dem Augenwinkel Forschung wahrgenommen zu haben, 00:25:56.901 --> 00:26:07.900 die Bakterien erkannt hat, die in irgendeiner Form zumindest bestimmte Plastikstrukturen auffressen, umwandeln. 00:26:07.901 --> 00:26:09.200 Ja zumindest aufschließen. 00:26:09.201 --> 00:26:15.000 Worauf weist das hin? Weist das darauf hin, dass wir einfach nur nicht viel beobachten können 00:26:15.001 --> 00:26:25.900 oder dass tatsächlich hier eine Evolution im Schnelldurchlauf stattfindet, die sich unter Umständen auch treiben lässt in gewisser Hinsicht? 00:26:25.901 --> 00:26:28.300 Also es gibt natürlich beides. 00:26:28.301 --> 00:26:35.700 Das eine ist, dass wir viele Funktionen sicher noch nicht in Gänze verstanden haben. 00:26:35.701 --> 00:26:43.900 Es gab in den 30er/40er/50er vielleicht auch bis in die 60er Jahre das Vorgehen und das war sehr erfolgreich, 00:26:43.901 --> 00:26:49.100 dass man einfach gesagt hat, wenn es einen natürlichen Stoff irgendwo gibt, irgendeine Verbindung, 00:26:49.101 --> 00:26:55.400 dann gibt es bestimmt ein Bakterien, das diese Verbindung abbaut mit einem bestimmten Stoffwechsel, den ich mir vorstelle. 00:26:55.401 --> 00:26:56.700 Einfach so Angebot und Nachfrage. 00:26:56.701 --> 00:27:03.200 Also da ist dann einfach was, wo sich sonst drum keiner kümmert, das ist ja dann quasi eine evolutionäre Nische, die man nutzen kann. 00:27:03.201 --> 00:27:09.000 Ja, einfach dadurch, dass der Stoff eben da ist und Bakterien in dieser großen Vielfalt müssen ja sehen, 00:27:09.001 --> 00:27:14.600 dass sie neue Nischen erschließen, also war das Postulat, ich werde dann schon irgendwie ein Bakterium finden, 00:27:14.601 --> 00:27:18.400 das die Reaktion tut, auch wenn sie noch so abstrus ist. 00:27:18.401 --> 00:27:23.000 Wenn sie thermodynamisch funktioniert, wenn ich auf dem Papier ausrechnen kann, 00:27:23.001 --> 00:27:29.600 es ist eine thermodynamisch mögliche Reaktion, wobei Stoffwechselenergie erzeugt werden kann 00:27:29.601 --> 00:27:32.700 und sie ist nicht bergauf, so dass ich also Energie reinstecken muss, dass sie abläuft, 00:27:32.701 --> 00:27:36.700 sondern ich gewinne damit Energie, dann finde ich mit Sicherheit ein Bakterium. 00:27:36.701 --> 00:27:37.500 Und das war sehr erfolgreich. 00:27:37.501 --> 00:27:40.300 Man hat also einfach Komponenten zusammengegeben in ein Medium, 00:27:40.301 --> 00:27:43.900 hat das beimpft mit ein bisschen Boden, Wasser oder irgendeiner anderen Probe. 00:27:43.901 --> 00:27:47.600 Und wenn man es gut gemacht hat, hat man dann das entsprechende Bakterium gefunden. 00:27:47.601 --> 00:27:54.400 Egal ob das aromatische Kohlenstoffverbindungen waren und dergleichen mehr. 00:27:54.401 --> 00:28:00.500 Diese selektive Anreicherung zeigt also immer wieder, es gibt immer wieder solche Fälle, wo man was neues findet, 00:28:00.501 --> 00:28:05.200 dass wir da noch nicht alles überblicken. 00:28:05.201 --> 00:28:09.400 Das ist bedingt durch diese enorme Diversität von Bakterien, die sie über die Milliarden Jahre entwickelt haben. 00:28:09.401 --> 00:28:12.700 Also wir sind auch da noch teilweise blind. 00:28:12.701 --> 00:28:19.100 Das Interessante dann war, man war davon ausgegangen, es gibt Xenobiotika, also Substanzen, die der Mensch erzeugt hat, 00:28:19.101 --> 00:28:24.600 und dadurch dass das der Mensch sie erzeugt hat, hatten die Bakterien ja keine Möglichkeit, 00:28:24.601 --> 00:28:27.800 sich da eine neue Nische zu erschließen und diese Substanz abzubauen. 00:28:27.801 --> 00:28:30.000 Was wäre da ein Beispiel für so was? 00:28:30.001 --> 00:28:37.600 Das PER aus chemischen Reinigungen, was auch zum Entfetten von Metallgegenständen in der Industrie lange Zeit genutzt wurde. 00:28:37.601 --> 00:28:44.200 Das ist jetzt ja verboten, das wurde als extrem stabil angesehen, also Tetrachlorethylen. 00:28:44.201 --> 00:28:49.000 Also das ist jetzt eine reine chemische Verbindung, kein Bakterium in dem Sinne. 00:28:49.001 --> 00:28:52.700 Genau, es sind zwei Kohlenstoffatome, die durch eine Doppelbindung verbunden sind 00:28:52.701 --> 00:28:57.800 und an jedem Kohlenstoffatom hängen zwei Chloratome. 00:28:57.801 --> 00:29:07.200 Und solche Chlorkohlenstoffverbindungen, so ähnlich wie auch bei Teflon, ähnliche Diskussion, 00:29:07.201 --> 00:29:16.800 wurden als so inert angesehen, dass man dafür erst mal nicht vermutete, dass es Mikroorganismen gibt, die das abbauen. 00:29:16.801 --> 00:29:18.300 Also unwandelbar sozusagen. 00:29:18.301 --> 00:29:20.900 Genau, also sehr stabil. 00:29:20.901 --> 00:29:24.900 Und tatsächlich das schien auch so zu sein, weil man im Grundwasser, und jetzt kommt das praktische Problem, 00:29:24.901 --> 00:29:29.000 weil man im Grundwasser und das gab es sogar hier in Braunschweig unter chemischen Reinigungen 00:29:29.001 --> 00:29:35.500 oder entsprechenden metallverarbeitenden Betrieben, die dann zur Entfettung eben auch diese Lösung einsetzten, 00:29:35.501 --> 00:29:39.200 tatsächlich im Grundwasser eine erhebliche Akkumulation bekommen hat. 00:29:39.201 --> 00:29:46.300 Weil man früher auch noch nicht die Vorschriften hatte, dass das Ganze gesammelt werden muss etc.. 00:29:46.301 --> 00:29:52.800 Ein Kollege von mir in New York, also im Staat New York, hat zehn Jahre gebraucht und hat dann tatsächlich es geschafft, 00:29:52.801 --> 00:29:58.400 einen Organismus anzureichern und zu isolieren, der genau diese Reaktion macht. 00:29:58.401 --> 00:30:02.500 Der macht die sogar ohne molekularen Sauerstoff. 00:30:02.501 --> 00:30:10.900 Man hatte nämlich gedacht, das geht eigentlich nur, wenn man so ein aggressives Molekül, das ja Sauerstoff ist eigentlich, zur Verfügung hat. 00:30:10.901 --> 00:30:13.900 Der kann das sogar ohne Sauerstoff machen und abbauen. 00:30:13.901 --> 00:30:20.400 Und das war eine Sensation, denn das bedeutete, man kann Altlasten tatsächlich sanieren mit diesem Bakterium, 00:30:20.401 --> 00:30:27.200 wenn man es in genügender Menge anreichert, das wächst sehr langsam, ist sehr aufwändig zu kultivieren, deshalb ging das so lange, 00:30:27.201 --> 00:30:33.500 und dann in die Grundwasserfahne, wo diese Stoffe sind, einbringt und tatsächlich, das ist auch schon so gemacht worden, 00:30:33.501 --> 00:30:37.300 da sind Millionen von Milliarden Zellen gezüchtet worden, hinuntergepumpt worden, 00:30:37.301 --> 00:30:44.800 das war in Michigan zum Beispiel und dann hat man innerhalb von ein paar Monaten 60 Prozent Abbau bekommen. 00:30:44.801 --> 00:30:48.000 Mit anderen Worten, selbst Substanzen, die der Mensch erfunden hat, die die Bakterien vorher nicht gesehen haben, 00:30:48.001 --> 00:30:56.500 auch dafür gibt es teilweise schon die Enzyme, also die Moleküle in den Zellen, die Proteine in den Zellen, die das umsetzen können. 00:30:56.501 --> 00:31:00.900 So ähnlich ist das beim Plastik auch, da gibt es auch verschiedene. 00:31:00.901 --> 00:31:06.300 Der zweite Teil von der Frage ist ja, wie schnell passen sich Bakterien denn nun an? 00:31:06.301 --> 00:31:10.200 Und auch da ist es in der Mikrobiologie etwas anders. 00:31:10.201 --> 00:31:17.800 Wenn allein schon eine stecknadelkopfgroße Kolonie von Bakterien, ungefähr 10 hoch 9, also eine Milliarde Zellen enthält, 00:31:17.801 --> 00:31:23.100 dann werden seltene Ereignisse plötzlich doch häufig. 00:31:23.101 --> 00:31:27.400 Und das ist genau das Wesen der Evolution von Bakterien. 00:31:27.401 --> 00:31:35.800 Genetische Änderungen, so selten sie eigentlich statistisch bei der einzelnen Zelle sind zum Glück, 00:31:35.801 --> 00:31:42.100 wenn ich das Ganze milliardenfach probiere, dann ist immer eine Zelle dabei, die eine bestimmte Mutation hat. 00:31:42.101 --> 00:31:48.400 Das liegt also an der schieren Größe der Bakterienpopulation auf dieser Welt, 00:31:48.401 --> 00:31:55.200 es gibt Abschätzungen, wieviele Bakterienzellen es auf dieser Welt gibt, das ist eine irrsinnige Zahl, das ist eine 10 mit 30 Nullen möglicherweise. 00:31:55.201 --> 00:32:05.900 Also aufgrund dieser enormen Größe der Population von Bakterien, sind die an und für sich seltenen genetischen Änderungen treten sie sehr häufig auf dann doch. 00:32:05.901 --> 00:32:07.900 Und das beobachten wir tatsächlich. 00:32:07.901 --> 00:32:12.300 Sie können bestimmte Experimente im Labor machen, eins der bekannten Bakterienexperimente ist, 00:32:12.301 --> 00:32:17.100 ich nehme einen Nährboden, in dem Antibiotikum ist und kultiviere da drauf und gucke, 00:32:17.101 --> 00:32:21.700 wann ich dann Zellen bekomme, die spontan gegen dieses Antibiotikum resistent sind. 00:32:21.701 --> 00:32:26.600 Es gibt bestimmte Punktmutationen, die reichen aus, zum Beispiel in Ribosomen, 00:32:26.601 --> 00:32:31.000 so dass dann ein Bakterium gegen Streptomycin resistent wird. 00:32:31.001 --> 00:32:37.800 Und das kann ich beobachten im Labor innerhalb von kurzer Zeit, einfach dadurch, weil es so viele Zellen auf einmal sind. 00:32:37.801 --> 00:32:44.200 Das heißt, es ist sozusagen auch ein natürliches Ende der Antibiotika abzusehen? 00:32:44.201 --> 00:32:45.200 Weil sich im Prinzip die Natur gegen alles stemmt? 00:32:45.201 --> 00:32:49.100 Ich weiß nicht, Ende. 00:32:49.101 --> 00:32:51.700 Wie funktionieren dies Antibiotika denn sozusagen? 00:32:51.701 --> 00:32:54.800 Also warum funktionieren die überhaupt so gut? 00:32:54.801 --> 00:33:04.000 Man bemüht sich, gezielt Stoffwechselfunktionen, bestimmte Funktionen in den Bakterienzellen, die sich unterscheiden von unseren Zellen, zu hemmen. 00:33:04.001 --> 00:33:10.400 Wenn also ein Bakterium und das haben viele Bakterien, eine Zellwand aus einer Substanz synthetisiert, 00:33:10.401 --> 00:33:17.400 die bei uns im Körper nicht vorkommt, und ich diesen Syntheseweg, zum Beispiel mit Penicillin, 00:33:17.401 --> 00:33:22.300 oder moderneres Vancomycin, hemme, und das Bakterium also seine Zellwand nicht bilden kann, 00:33:22.301 --> 00:33:28.900 dann ist es nicht geschützt gegen Änderungen in der Salzkonzentration außen herum und platzt. 00:33:28.901 --> 00:33:31.800 Das war also, Penicillin ist ja eines der ersten Antibiotika. 00:33:31.801 --> 00:33:36.900 Ein anderes ganz frühes Antibiotikum wie Streptomycin zum Beispiel greift auf Komponenten innerhalb der Zelle zu. 00:33:36.901 --> 00:33:40.900 Also es gibt sehr unterschiedliche Angriffspunkte in Bakterienzellen. 00:33:40.901 --> 00:33:47.400 Zum Beispiel die Maschinen, die Stoffwechselmaschinen, die Proteine synthetisieren, die Ribosomen. 00:33:47.401 --> 00:33:56.400 Davon gibt es zigtausende in so einer Zelle und die sind natürlich absolut überlebenswichtig, weil die Zelle ja Proteine bilden muss, 00:33:56.401 --> 00:34:03.500 auch sie baut manche Proteine ab, sie muss sie ersetzen, sie will wachsen, sie muss Proteine, 50 Prozent der Zelle sind Proteine, also ganz wichtig. 00:34:03.501 --> 00:34:10.200 Jede Zelle, auch unsere Zellen haben Ribosomen, aber unsere Ribosomen sind anders aufgebaut. 00:34:10.201 --> 00:34:16.100 Die kernhaltigen Organismen haben sich ja von denen ohne Kerne sehr früh abgespalten. 00:34:16.101 --> 00:34:17.700 Ohne da jetzt im Detail darauf eingehen wollen. 00:34:17.701 --> 00:34:26.100 Und das hat dazu geführt, dass diese Zellkomponenten im Prinzip in beiden Linien, also bei den eukalen wie bei den prokalen da sind, 00:34:26.101 --> 00:34:31.600 aber sehr unterschiedlich aufgebaut sind, durch die lange unterschiedliche Evolutionszeit. 00:34:31.601 --> 00:34:39.100 Und das bedeutet, die Ribosomen in Bakterienzellen sind empfindlich gegen bestimmte Substanzen, die in unseren Zellen nicht wirken. 00:34:39.101 --> 00:34:44.400 Kleine interessante Anmerkung am Rande allerdings, in unseren Zellen befinden sich auch Bakterien. 00:34:44.401 --> 00:34:49.900 Die sind nämlich vor langer langer Zeit aufgenommen worden von unseren Vorfahren, das sind die Mitochondrien. 00:34:49.901 --> 00:34:56.900 Das heißt, also die Organellen in unseren Zellen, die die Atmung eigentlich machen, das sind Bakterien. 00:34:56.901 --> 00:35:01.700 Man kann die einordnen in den Stammbaum der Bakterien, weil die noch etwas DNA haben. 00:35:01.701 --> 00:35:10.200 Der Grund, warum die Mitochondrien nicht gehemmt werden durch Antibiotika, die eigentlich gegen sie wirken sollten, ist, dass die geschützt sind durch mehrere Zelllagen, 00:35:10.201 --> 00:35:16.700 Sodass man eine viel höhere Konzentration beispielsweise von Streptomycin uns verabreichen müsste, 00:35:16.701 --> 00:35:21.300 damit dieses Streptomycin dann innerhalb der Mitochondrien tatsächlich wirken kann, das ist der Grund. 00:35:21.301 --> 00:35:28.200 Also es ist einerseits diese Abschottung bei unseren Mitochondrien, so dass es nicht passiert, 00:35:28.201 --> 00:35:33.700 aber es gibt eben auch, die Mitochondrien haben keine Zellwand wie Bakterien, es gibt welche, die sehr spezifisch sind, 00:35:33.701 --> 00:35:40.600 gerade die Zellwand und das versucht man eben zu hemmen. 00:35:40.601 --> 00:35:47.200 Allerdings und da kommen wir wieder zurück zu der Anpassungsfähigkeit der Bakterien, in manchen Fällen reicht eine Punktmutation, 00:35:47.201 --> 00:35:51.900 das ist zum Beispiel beim Streptomycin so, ist auch bei einigen anderen. 00:35:51.901 --> 00:35:58.400 Bei Ciprofloxacin zum Beispiel auch, das wirkt auf einer ganz anderen Ebene bei der DNA-Replikation, also bei der Vermehrung der Erbsubstanz. 00:35:58.401 --> 00:36:05.400 Da gibt es auch eine Punktmutation, die verhindert dann das Ciprofloxacin wirkt. 00:36:05.401 --> 00:36:10.400 Ein noch viel größeres Problem ist aber eine weitere Eigenschaft von Bakterien, auf die wir bisher noch gar nicht eingegangen sind, 00:36:10.401 --> 00:36:16.300 und das ist, dass Bakterien genetisches Material austauschen können, teilweise sehr effizient, 00:36:16.301 --> 00:36:21.000 abhängig davon, welche Art es ist, mit nicht verwandten Bakterien. 00:36:21.001 --> 00:36:33.200 Das wäre also so, wie wenn wir mit einer Maispflanze oder mit einem Fisch oder irgendeinem ganz weit entfernten Organismus genetisches Material, 00:36:33.201 --> 00:36:38.300 nur Stücke, aber immerhin wirksame Gene austauschen können. 00:36:38.301 --> 00:36:43.400 Das ist in vielen vielen Fällen das größere Problem bei der Resistenzbildung, 00:36:43.401 --> 00:36:47.800 weil nämlich dann das Bakterium diese Resistenz nicht selber durch Mutation 00:36:47.801 --> 00:36:55.600 und durch Genduplikation und langsame Evolution dieser neuen Gene und Anpassungen herausbilden muss, 00:36:55.601 --> 00:36:59.200 sondern diese Resistenz ist schon da, die befindet sich schon in der Natur. 00:36:59.201 --> 00:36:59.400 Nur woanders. 00:36:59.401 --> 00:37:05.400 Das Bakterium muss es nur aufnehmen und dazu hat es eben die Möglichkeit, 00:37:05.401 --> 00:37:13.900 anders als die meisten eukaryotischen Zellen und das hat zur Folge, dass dann viel viel schneller Antibiotikaresistenzen auftauchen. 00:37:13.901 --> 00:37:15.100 Es ist also ein permanenter Wettstreit… 00:37:15.101 --> 00:37:17.600 Die Klonkrieger der Mikrobiologie sozusagen, ja okay. 00:37:17.601 --> 00:37:28.500 Ja. Ist ein permanenter Wettstreit, ein Wettlauf zwischen dem Herausfinden oder Entdecken neuer Arten von Antibiotika, die neu wirken 00:37:28.501 --> 00:37:32.600 und der entsprechenden Resistenzbildung von Bakterien. 00:37:32.601 --> 00:37:38.800