Anton Weichselbaum und das menschliche Mikrobiom - ein Vortrag vor 125 Jahren

Anton Weichselbaum und das menschliche Mikrobiom - ein Vortrag vor 125 Jahren

Do, 10.05.2018 - 12:37 — Redaktion RedaktionIcon Biologie

Zu den Gebieten, die derzeit eine enorm dynamische Entwicklung durchmachen, gehört zweifellos die Erforschung des menschlichen Mikrobioms. Dieser Begriff umfasst die ungeheure Vielzahl und Vielfalt an Mikroorganismen, die in und auf unserem Organismus leben - als unschädliche, auch nützliche Partner aber ebenso als Pathogene.

Das Wissen um unser Zusammenleben mit Mikroorganismen ist nicht neu. Verbesserte experimentelle Methoden, insbesondere die Lichtmikroskopie, ermöglichten ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts einen Blick in den Mikrokosmos der Mikroorganismen und führten auch zur Entdeckung vieler Krankheitserreger, wie etwa des Bacillus anthracis (des Erregers von Milzbrand) und des Tuberkelbazillus durch Robert Koch in den Jahren 1876 und 1882.

Abbildung 1. Prof.Anton Weichselbaum (1845 – 1920). (Eine Kurzbiographie findet sich in [1]. Bild: Wellcome M0006622.jpg; cc-by Lizenz)

Zu den Pionieren auf diesem Gebiet gehörte auch österreichische Pathologe Anton Weichselbaum (1845 - 1920). Abbildung 1. Als Professor für pathologische Anatomie an der Universität Wien führte er die Bakteriologie in diese Disziplin ein und erforschte Krankheitsursachen auf Basis anatomischer und histologischer Veränderungen und möglicher Erreger. So entdeckte er 1886 den Erreger der Lungenentzündung Streptococcus pneumoniae und im Jahr danach den Erreger der epidemischen, vor allem bei Kleinkindern auftretenden Hirnhautentzündung, Neisseria meningitidis. Er forschte auch an Tuberkulose, wies als erster Tuberkelbazillen im Blut von an TBC Verstorbenen nach und förderte die Errichtung der ersten Lungenheilstätte in Alland (Niederösterreich).

Weichselbaum hat seine Forschungsergebnisse in zahlreichen Publikationen und umfangreichen Handbüchern eindrucksvoll und in leicht verständlicher Sprache dargestellt. Ein Beispiel dafür ist der 1892 erschienene Grundriss der pathologischen Histologie [2].

In Anlehnung an eines der Buchkapitel hat Weichselbaum knapp ein Jahr später im "Verein zur Verbreitung naturwissenschaftlicher Kenntnisse in Wien"einen grandiosen Vortrag gehalten - ganz allgemein über die mit uns zusammenlebenden Bakterien und sehr detailliert über die damals bekannten pathogenen Bakterien und die durch sie ausgelösten Krankheiten [3]. Es wurde ein sehr, sehr langer Vortrag, der im Folgenden stark gekürzt und ohne die Schilderung der pathogenen Erreger wiedergegeben wird (Abbildungen und Untertitel wurden von der Redaktion eingefügt):

Anton Weichselbaum: Über die Bedeutung der Bakterien für den menschlichen Organismus.

gekürzte Version des Vortrags am 18. Jänner 1893 [3].

"Der erste, welcher von der Existenz jener mikroskopisch kleinen Lebewesen Kenntnis erlangte, war ein holländischer Forscher (Antoni van Leeuwenhoek, Anm. Redn.) zu Ende des 17. Jahrhunderts, welcher sie mit Hilfe von stark vergrößernden Linsen, die er sich selbst geschliffen hatte, in seinem Zahnschleime und später auch in anderen Flüssigkeiten sehen konnte; er hielt sie wegen der lebhaften Beweglichkeit für tierische Wesen.

Diese Entdeckung blieb lange Zeit unbeachtet; erst als gegen die Mitte dieses Jahrhunderts (19. Jh., Anm. Redn.)unsere optischen Instrumente wesentlich vervollkommnet wurden, lenkte sich die Aufmerksamkeit der Forscher mehr und mehr diesen unsichtbaren Lebewesen zu.

Da man die Bakterien in den verschiedensten Substraten gleichsam aus nichts hervorgehen sah, so glaubte man, sie entstünden durch sogenannte "Generatio aequivoca", d. h. man glaubte, sie gingen aus einer unorganisierten Materie hervor, wie man ja auch bezüglich der Maden im faulenden Fleische einmal geglaubt hatte, dass sie nicht aus Fliegeneiern, sondern aus irgend einem Bestandteile des Fleisches selbst entstünden. Es kostete viele Kämpfe, bis diese ganz unwissenschaftliche Anschauung über den Haufen geworfen werden konnte, und erst mit den exakten Methoden der neuesten Zeit war es möglich, den unumstößlichen Beweis zu erbringen, dass für die Entstehung der Bakterien das gleiche Naturgesetz gelte wie für alle übrigen belebten Wesen.

Überhaupt haben unsere Kenntnisse und Forschungen über die Bakterien erst im letzten Dezennium eine streng wissenschaftliche Basis erhalten, als nämlich unsere optischen Hilfsmittel von neuem eine bedeutende Verbesserung erfuhren und die ganze Untersuchungsmethodik eine viel exaktere geworden war.

Die Bakterien sind außerordentlich kleine,

pflanzliche Wesen, die auch in ihrem Aufbau die größtmögliche Einfachheit zeigen; jedes Bakterium besteht nämlich nur aus einer einzigen Zelle, während die höher organisierten Pflanzen, wie wir wissen, aus einem ganzen Komplex von verschiedenen Zellen und Zellderivaten zusammengesetzt sind. Der Breitendurchmesser eines Bakteriums beträgt häufig nur den tausendsten Teil eines Millimeters oder noch weniger, während die Länge etwa das Zwei- bis Dreifache der Breite erreicht. Die Bakterien können daher nur mit sehr starken Vergrößerungen, also deutlich nur mit einer etwa 1000 fachen Vergrößerung gesehen werden."Abbildung 2.

Abbildung 2. Tuberkelbakterien (Mycobacterium tuberculosis), elektronenmikroskopische Aufnahme. (Photo: gemeinfrei; Credit: Janice Carr Content Providers(s): CDC/ Dr. Ray Butler; Janice Carr)

Einteilung nach ihrer Form

"Wir sind nur wegen der Unvollständigkeit unserer Kenntnisse über Entstehung, Wachsthum und Fortpflanzung der Bakterien noch nicht im Stande, die Arten der Bakterien in ein ähnliches natürliches System zu bringen, wie dies bei den höher organisierten Pflanzen möglich ist; bei der Einteilung der Bakterien bringen wir sie zunächst nach ihrer Form in folgende drei Hauptgruppen" (Abbildung 3):

  1. "in solche, welche von kugeliger Gestalt sind (sogenannte Kokken);
  2. n solche, welche die Form eines geraden Stäbchens haben (sogenannte Bazillen);
  3. in solche, welche die Form eines schraubenartig gekrümmten Stäbchens besitzen (sogenannte Spirillen)".

 

Abbildung 3. Prinzipielle Formen der Bakterien: Kokken und Mikrokokken, stäbchenförmigebakterien und Spirillen. (Bild: p.163 in "Dictionnaire d'horticulture illustré / par D. Bois préface de Maxime Cornu avec la collaboration de E. André ... [et al.]." (1893) https://www.flickr.com/photos/internetarchivebookimages/20911975971/in/photostream/)

Teilung, Sporenbildung und…

"Jedes Bakterium wächst bis zu einer gewissen Größe; ist diese erreicht, so teilt es sich in zwei gleiche Hälften, von denen jede wieder ein neues Individuum darstellt. Bei gewissen Bakterien gibt es noch einen anderen Modus der Fortpflanzung. Es entsteht in der Bakterienzelle durch Verdichtung ihres Inhaltes ein rundes oder ovales Gebilde, welches bald eine sehr resistente Hülle erhält und Spore genannt wird. Später tritt die Spore aus der Bakterienzelle heraus und kann sich in dieser Form sehr lange Zeit und unter sehr ungünstigen äußeren Verhältnissen lebensfähig erhalten."

…Art der Ernährung

"Diese ist bei Bakterien ist wesentlich verschieden von jener der höher stehenden Pflanzen. Die Bakterien benötigen zwar auch für ihren Lebensprozess eine bestimmte Feuchtigkeit, eine bestimmte Temperatur, aber da ihnen in der Regel das Chlorophyll fehlt, so können sie nicht wie die chlorophyllhaltigen Pflanzen ihren Kohlenstoffbedarf durch Zerlegung von Kohlensäure decken, sondern sie benötigen hierzu bereits vorgebildete, komplizierte Kohlenstoffverbindungen. Sehr merkwürdig ist das Verhalten der Bakterien gegenüber dem Sauerstoffe der Luft. Während auf der einen Seite Bakterien den Sauerstoff unumgänglich notwendig zu ihrer Vegetation brauchen, treffen wir auf der anderen Seite Bakterien, die nur dann gedeihen können, wenn absolut kein Sauerstoff aus der Luft zu ihnen dringt - also in tieferen Schichten der Erde, des Meeres, der Seen, in den inneren Organen von Menschen und Tieren u.s. w. - und solche, die sowohl bei Zutritt als bei Abschluss von Luftsauerstoff zu leben vermögen."

"Diese Eigenschaften erklären uns auch die

…außerordentlich große Verbreitung der Bakterien

Sie finden sich allenthalben in der unbelebten und belebten Natur, in der Luft, im Wasser, im Eis, im Schnee, im Boden, aber ebenso in den verschiedensten pflanzlichen und tierischen Wesen, gleichgültig, ob diese leben oder bereits abgestorben sind.

Zu ihrer großen Verbreitung trägt noch ihre enorme Vermehrungsfähigkeit bei. Der Teilungsprozess läuft bei manchen Arten sehr rasch, mitunter schon in 20 Minuten ab. Würde diese Raschheit durch 24 Stunden andauern, so müssten in dieser Zeit aus einem einzigen Individuum 4700 Trillionen Bakterien entstehen. Eine solche schrankenlose Vermehrung müsste bald zu einer Überflutung der ganzen Erde mit Bakterien, ja zu einer Verdrängung aller anderen Lebewesen durch die Bakterien führen. Dafür, dass das Gleichgewicht in der organischen Welt durch die Bakterien nicht gestört werde, gibt es eine Reihe von Hemmungsvorrichtungen, welche einer schrankenlosen Vermehrung der Bakterien einen wirksamen Damm entgegensetzen. Erstlich finden die Bakterien nicht immer und überall jene Wärme, Feuchtigkeit und Nährstoffe, welche für ein rasches Wachstum und eine rasche Vermehrung notwendig sind. Ferner erzeugen die Bakterien durch ihren eigenen Lebensprozess Stoffe, die ihnen schädlich sind und ihre weitere Vermehrung aufhalten.

Wirkungen auf das organische Leben

Bekanntlich baut sich der Körper der Pflanzen und Tiere vorwiegend aus komplizierten, organischen Verbindungen, insbesondere aus Eiweißkörpern auf; durch das Absterben der Pflanzen und Tiere würden diese wichtigen Verbindungen für die organische Welt größtenteils verloren gehen. Eine Reihe von Bakterien erzeugen eigentümliche Körper, die wir Fermente oder Enzyme nennen, und die ihrer chemischen Konstitution nach den Eiweißkörpern nahe stehen. Diese Fermente sind im Stande, spezifische chemische Umwandlungen in bestimmten organischen Substanzen einzuleiten, diese in immer einfachere und schließlich in solche Körper zu zerlegen, welche von den Pflanzen als Nährstoffe benützt werden können. Dadurch, dass in den Pflanzen und Tieren durch ihren Stoffwechsel wieder die komplizierten Eiweißkörper gebildet werden, geht von der organischen Materie nichts verloren.

Die Bakterien bilden auf diese Art in dem geschlossenen Kreislaufe zwischen organischem Leben und Sterben ein äußerst wichtiges, ja unumgänglich notwendiges Verbindungsglied.

Von besonderer Wichtigkeit für uns ist aber, dass die Bakterien auch äußerst heftig wirkende Gifte produzieren können, die sehr mannigfaltiger Art zu sein scheinen. Schon bei jener Zersetzung organischer Körper, welche wir Fäulnis nennen, können von gewissen Bakterienarten Körper gebildet werden, welche für den Menschen sehr giftig sind; die schweren Krankheitserscheinungen, welche mitunter nach dem Genüsse von faulenden Fleischwaren und faulendem Käse beobachtet werden, sind ein Werk von bestimmten Fäulnisbakterien, die bei der Zersetzung der genannten Esswaren in diesen giftige Körper bilden und letztere durch den Genuss der betreffenden Esswaren in uns aufgenommen werden.

Noch wichtiger für uns sind jene spezifischen Gifte, welche in unserem Organismus selbst von bestimmten Bakterien, die zeitweilig im menschlichen Körper ihren Wohnsitz aufschlagen, erzeugt werden. Hiermit komme ich zum eigentlichen Gegenstande meines Vortrages, nämlich zur Erörterung der Bedeutung der Bakterien für den menschlichen Organismus.

Bakterien im menschlichen Organismus…

Ich muss aber noch vorausschicken, dass man die Bakterien bezüglich ihrer Lebensweise in zwei große Lager teilen kann, in saprophytische Bakterien, die auf toten organischen Substraten vegetieren und in parasitische Bakterien, die in lebenden Wesen sich ansiedeln. Gerade die letzteren sind für uns von besonderer Bedeutung, denn unter ihnen finden sich jene, welche bestimmte Krankheiten erzeugen können, und die wir deshalb als pathogene Bakterien bezeichnen.

Bei der allgemeinen Verbreitung der Bakterien darf es uns nicht Wunder nehmen, dass im Körper des lebenden Menschen viele Bakterienarten ihren bleibenden oder vorübergehenden Aufenthalt nehmen. Mit jedem Atemzuge, den wir machen, mit jedem Schluck Wasser, mit dem Genuss vieler anderer Getränke und Speisen, ja sogar mit der Muttermilch, welche der Neugeborene zu sich nimmt, dringen Bakterien in unseren Körper; daher kommt es, dass alle jene Körperhöhlen des Menschen, welche mit der Außenwelt kommunizieren, von zahlreichen Bakterien bewohnt werden.

Manche von diesen sind nur zufällig oder vorübergehend unsere Gäste; andere dagegen siedeln sich für lange Zeit oder selbst dauernd in uns an. Unter letzteren finden sich gewisse Arten, welche schon vom Beginne unseres Daseins bis zum Tode unzertrennlich an uns gekettet sind. Es gilt dies für den Menschen aller Zeiten und aller Erdstriche. So fand man in den Zähnen einer ägyptischen Mumie die gleichen Bakterienarten, wie sie noch heutzutage in unserer Mundhöhle vorzukommen pflegen.

Die Bedeutung der in uns zeitweilig oder andauernd residierenden Bakterien für den menschlichen Organismus ist sehr verschieden. Ein Teil dieser Bakterien verhält sich vollständig indifferent; er lebt einfach von dem Sekrete oder dem Inhalte gewisser Körperhöhlen, ohne seinem Wirte irgendwie zu schaden oder zu nützen.

Andere spielen insofern eine wichtige und wahrscheinlich auch nützliche Rolle, als sie sich an unserem Verdauungsprozess beteiligen, indem sie gewisse Fermente erzeugen: so ein Ferment für die Umwandlung von Stärke in Dextrin und Zucker, ein Ferment für die Auflösung geronnener Eiweißkörper u. a. m.

Unter Umständen können diese Bakterien aber auch schädlich werden, wenn sie sich nämlich in abnormer Menge anhäufen oder wenn die durch sie eingeleiteten Fermentationen übermäßig lang andauern.

Die bisher erwähnten Bakterien leben insgesamt saprophytisch im Menschen, d. h. sie ernähren sich bloß von toten organischen Substanzen, wie sie in der eingeführten Nahrung oder in gewissen Absonderungsstoffen des Organismus gegeben sind.

…als Verursacher von Infektionskrankheiten…

Anders aber ist es bei den pathogenen Bakterien, indem diese die lebenden Gewebe selbst angreifen und dadurch die Ursache bestimmter Krankheiten werden, welche man Infektionskrankheiten oder mit einem mehr populären Ausdrucke ansteckende Krankheiten nennt.

Schon in einer Zeit, in welcher man von den Bakterien kaum etwas wusste, waren einige scharfsinnige Forscher durch das eigentümliche Verhalten der ansteckenden Krankheiten zur Vermutung gekommen, dass die Ursache derselben kleinste lebende Organismen sein müssten. Doch erst in der allerjüngsten Zeit konnte diese Vermutung zur unumstößlichen Gewissheit erhoben werden, und zwar dadurch,

  • dass es gelang, diese Organismen bei den betreffenden Krankheiten konstant nachzuweisen (Abbildung 4),
  • dass es ferner gelang, sie künstlich zu kultivieren und
  • durch ihre Einverleibung bei Tieren und Menschen die gleichen Krankheiten hervorzurufen."

Abbildung 4. Typhusbazillen (d; Salmonella enterica) finden sich in der Milz in kleinen unregelmäßigen Gruppen (links). Membranbildung auf dem Gaumenzäpfchen mit Diphtheriebazillen (a; Corynebacterium diphtheriae) und Sekundärinfektion mit Streptokokken (c) (rechts). (Bilder stammen aus: A. Weichselbaum (1892) Grundriss der pathologischen Histologie [2]).

Dieses Gelingen muss als einer der größten Triumphe nicht etwa der medizinischen Wissenschaften allein, sondern der Naturwissenschaften und des menschlichen Wissens überhaupt bezeichnet werden, ein Triumph, welcher um so höher zu veranschlagen ist, als es sich um die Lösung eines Problems handelte, an welcher sich die Medizin schon durch viele Jahrhunderte vergeblich abgemüht hatte, und deren Tragweite von uns vorläufig noch gar nicht überblickt werden kann."

[1] Kurzbiographie https://www.wien.gv.at/wiki/index.php/Anton_Weichselbaum

[2] Anton Weichselbaum (1892): Grundriss der pathologischen Histologie: Mit besonderer Berücksichtigung der Untersuchungsmethodik. https://archive.org/stream/grundrissderpat00weicgoog#page/n0/mode/2up

[3] Anton Weichselbaum (1893): Über die Bedeutung der Bakterien für den menschlichen Organismus. http://www.zobodat.at/pdf/SVVNWK_33_0229-0266.pdf

Weiterführende Links

  • Robert Knight: Wie unsere Mikroben uns zu dem machen, wer wir sind Video 17:24 min. TED-Talk 2014 (deutsche Untertitel). https://www.ted.com/talks/rob_knight_how_our_microbes_make_us_who_we_are/transcript?language=de
  • Jonathan Eisen: meet your microbes Video 14:12 min. TED-Talk 2012. https://www.ted.com/talks/jonathan_eisen_meet_your_microbes TED2012

Artikel im ScienceBlog:

 

inge Thu, 10.05.2018 - 00:37

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