Mikroorganismen

Icon BiologieMit einzelligen Mikroorganismen hat vor mehr als 3 Milliarden Jahren das Leben auf unserem Planeten begonnen. Die winzigen Organismen haben den Evolutionsprozess in Gang gesetzt und eine Atmosphäre aufgebaut, welche viel später – vor rund 650 Millionen Jahren - die Entstehung von Vielzeller-Organismen erlaubte.

Als individuelle Zellen sind Mikroorganismen mit dem freien Auge nicht erkennbar. Um sie sichtbar zu machen, bedurfte es erst eines Mikroskops mit sehr hoher Auflösung, welches erstmals der Holländer Antonie Van Leeuwenhoek (1632–1723) designte. Mit diesem sehr kleinen Instrument beobachtete in wässrigem Milieu „eine große Vielzahl unterschiedlicher Animalcula“ - Bakterien, Protozoen und Pilze (Hefen) -, die sich bewegten (Abbildung 1) .

Leeuwenhoek mit MikroskopAbbildung 1. Antonie Van Leeuwenhoek hält sein winziges Mikroskop in der rechten Hand. Daneben seine Beschreibung in einem Brief „concerning Green Weeds Growing in Water, and some Animacula Found about Them“ Phil.Trans. 1702-1703 23. Darunter seine Darstellung von Hefe aus einem Brief an Thomas Gale (14. Juni 1680, pp. 6-10; Bild: Wikipedia)

Erst rund 200 Jahre später begann mit den Pionieren Louis Pasteur (1822 – 1895) und Robert Koch (1843 – 1910) die eigentliche Mikrobiologie, die Charakterisierung, Kultivierung und Klassifizierung der Mikroorganismen, welche damals in erster Linie als Krankheitserreger gesehen wurden. Die Erreger von Milzbrand, Tuberkulose und Cholera wurden entdeckt und auch die Möglichkeit Infektionen mittels Impfung vorzubeugen.

Was sind Mikroorganismen?

Unter diesen Begriff sind vorwiegend einzellige Organismen subsummiert (Abbildung 2):

Bakterien und Archäa sind die einfachsten Lebensformen, Zellen ohne Zellkern, sogenannte Prokaryoten.

Pilze (beispielsweise Bäckerhefe, Candida), Mikroalgen und Protozoen (z.B. Erreger von Malaria, Toxoplasmose, Schlafkrankheit) sind Eukaryoten, besitzen Zellkern und Organellen. Nach der Endosymbiontentheorie sind Eukaryoten dadurch entstanden, dass prokaryotische Zellen (Archäa?) andere, photosynthetisch aktive oder chemotrophe Bakterien eingefangen haben, die dann zu Plastiden oder Mitochondrien wurden.

Da Viren keinen eigenen Stoffwechsel besitzen und die Synthese-Maschinerie Wirtszellen benötigen um sich zu vermehren, können sie ein wesentliches Kriterium für Lebewesen nicht erfüllen, werden aber üblicherweise zu den Mikroorganismen gerechnet.

Untergruppen der MikroorganismenAbbildung 2. Untergruppen der Mikroorganismen. Ihre Größe reicht von 0,03 Millionstel Meter (µM) des Maul-und-Klauenseuche Virus bis mehrere 100 µm der Protozoen (rechts; Bild: Wikipedia).

Habitate

Mikroorganismen stellen den Großteil der globalen Biomasse dar. Sie passen sich den unterschiedlichsten Habitaten an und können unter extremen Bedingungen - in sehr heißen vulkanischen Quellen, unter dem Polareis, bei sehr hohen Salzkonzentrationen, enormer Radioaktivität, sehr hohen Drücken, in absoluter Finsternis, etc. - existieren und sich vermehren.

Mikroorganismen besiedeln auch alle anderen Lebensformen. Im und am menschlichen Körper leben mehr als 100 Billionen Mikroorganismen (10 mal so viele, wie unsere Körperzellen): auf der Haut und vor allem im Verdauungstrakt. Die allermeisten dieser „Gäste“ sind aber keine Krankheitserreger, sondern üben essentielle Funktionen aus indem sie mithelfen u.a. Nahrungsmittel zu verwerten, die der Mensch nicht verdaut (z.B. Hemizellulose), Toxine abzubauen und Oberflächen blockieren, die von möglicherweise gefährlichen Keimen besiedelt werden könnten. Um den Einfluss dieses sogenannten „Human Microbiom“ auf Physiologie, Immunsystem, Entwicklung und Ernährung zu erforschen, wurde vom US National Institute of Health (NIH) im Jahr 2007 das bis 2015 dauernde Human Microbiome Project ins Leben gerufen (Details und aktuelle Resultate: https://commonfund.nih.gov/hmp/index).

Perspektiven

Wenn auch nur ein sehr kleiner Teil der ungeheuren Vielzahl und Vielfalt global existierender Spezies der Mikroorganismen bis jetzt entdeckt und charakterisiert wurde, so weisen die dabei gemachten Erfahrungen auf neuartige, ungewöhnliche Fähigkeiten der Mikroorganismen hin, die erfolgreiche Anwendungen in verschiedensten Disziplinen versprechen: in Medizin, Landwirtschaft, Umwelt, Ökologie, Lebensmitteltechnologie, Biotechnologie und vor allem in der besonders zukunftsweisenden Synthetischen Biologie.


Mikroorganismen im ScienceBlog

Evolution
  • Christa Schleper; 19.06.2015 Erste Zwischenstufe in der Evolution von einfachsten zu höheren Lebewesen entdeckt: Lokiarchaea
  • Uwe Sleytr; 16.01.2015 S-Schichten: einfachste Biomembranen für die einfachsten Organismen
  • Gottfried Schatz; 14.02.2014 Schöpfer Zufall — Wie chemische Zufallsprozesse dem Leben Vielfalt schenken
  • Peter Schuster; 12.07.2013 Können wir Natur und Evolution übertreffen? Teil 1: Gedanken zur Synthetischen Biologie
  • Gottfried Schatz; 01.11.2012 Grenzen des Ichs — Warum Bakterien wichtige Teile meines Körpers sind
  • Peter Schuster; 16.02.2012 Zum Ursprung des Lebens — Konzepte und Diskussionen
  • Gottfried Schatz; 22.09.2011 Der kleine warme Tümpel — Was urtümliche Einzeller von der Frühzeit des Lebens berichten
  • Symbiose
  • Gottfried Schatz; 25.07.2012 Unheimliche Gäste — Können Parasiten unsere Persönlichkeit verändern?
  • Gottfried Schatz; 03.05.2013 Spurensuche — Wie der Kampf gegen Viren unser Erbgut formte
  • Habitat
  • Gerhard Herndl; 21.02.2014 Das mikrobielle Leben in der Tiefsee
  • Kontrolle
  • Peter Schuster; 12.09.2012 Zentralismus und Komplexität
  • Infektionskrankheiten
  • Redaktion; 09.10.2015 Naturstoffe, die unsere Welt verändert haben – Nobelpreis 2015 für Medizin
  • Gottfried Schatz; 08.05.2015 Tuberkulose und Lepra – Familienchronik zweier Mörder
  • Helmuth Möhwald & Katja Skorb; 06.03.2015 Von antibakteriellen Beschichtungen zu Implantaten
  • Gottfried Schatz; 05.12.2014 Gefahr aus dem Dschungel – Unser Kampf gegen das Ebola-Virus
  • Gottfried Schatz; 31.05.2013 Planet der Mikroben — Warum wir Infektionskrankheiten nie endgültig besiegen werden
  • Peter Schuster; 24.05.2013 Letale Mutagenese — Strategie im Kampf gegen Viren
  • Peter Palese; 10.05.2013 Influenza-Viren – Pandemien: sind universell wirksame Impfstoffe in Reichweite?
  • Bill and Melinda Gates Foundation; 28.08.2015 Der Kampf gegen Poliomyelitis
  • Bill and Melinda Gates Foundation; 21.11.2014 Der Kampf gegen Lungenentzündung
  • Bill and Melinda Gates Foundation; 29.08.2014 Der Kampf gegen Darm- und Durchfallerkrankungen
  • Bill and Melinda Gates Foundation; 02.05.2014 Der Kampf gegen Malaria
  • Bill and Melinda Gates Foundation; 09.05.2014 Der Kampf gegen Tuberkulose
  • Bill and Melinda Gates Foundation; 27.06.2014 Der Kampf gegen Vernachlässigte Infektionskrankheiten


  • Kommentare

    Schwerpunkt

    da ist ja schon eine schöne Kollektion zusammengekommen - das könnte man bereits als Buch herausgeben!

    Was ich so faszinierend finde: das Zusammenleben mit unseren Mikroben, wo überall und wie diese Organismen zu unserem Stoffwechsel beisteuern.

    Kommentar hinzufügen

    The content of this field is kept private and will not be shown publicly.

    Sehr geehrter Besucher, wir laden Sie herzlich ein, Ihre Meinung, Kritik und/oder auch Fragen in einer Mailnachricht an uns zu deponieren. Gültigen Absendern werden wir zügig antworten.