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Mikrobiologie : Über Leben im Dreck

  • -Aktualisiert am

Sich die Hände schmutzig zu machen, ist lohnenswert: Vielleicht finden sich Bakterien, die neue Antibiotika produzieren. Bild: Dorling-Kindersley

Ob nun im Erdboden oder am Meeresgrund: Überall tummeln sich Mikroben, die noch keiner kennt. Erst allmählich gelingt es, sie zu erforschen - mit Überraschungen für Klima und Medizin.

          6 Min.

          Tief im Südpazifik, Tausende von Metern tief, gilt der Meeresboden als eine der lebensfeindlichsten Regionen auf unserem Planeten. Toter als tot - so nennen Biologen das Areal zwischen Südamerika und Australien. Aber die Grenze des Lebens muss hier neu gezogen werden, erst Mitte März berichtete ein internationales Wissenschaftlerteam, dass es in dem lehmigen Sediment sauerstoffatmende Mikroben gefunden hat. Nicht nur direkt auf dem Meeresgrund, sondern noch bis zu 75 Meter darunter gedeihen die Einzeller.

          Ob nun in der Tiefsee, auf 3000 Meter hohen Berggipfeln, im menschlichen Darm oder im ewigen Eis: Überall auf der Erde tummeln sich Mikroorganismen. Massen von Mikroorganismen. In einem einzigen Gramm Waldboden sind es bis zu 100 Milliarden Zellen von über 10 000 verschiedenen Arten. Manche sind Energiesparwunder wie offenbar die Mikroben aus dem Meeresboden. Manche, wie etwa bestimmte Streptomyces-Arten, produzieren wichtige Antibiotika - rund die Hälfte aller Medikamente beruht auf Stoffwechselprodukten von Bakterien. Manche bauen Giftstoffe ab, wieder andere töten Pflanzenschädlinge. Dass sie noch weitere großartige Fähigkeiten haben, ist zu vermuten. Aber wir kennen nur einen Bruchteil von ihnen, vielleicht fünf Prozent - einige Mikrobiologen glauben, weniger als ein Prozent. Man könnte viel von ihnen lernen, aber der größte Teil der Mikroben widersetzt sich den Forschungsmethoden der Wissenschaftler, lässt sich nicht detektieren und nicht im Labor vermehren.

          Das ändert sich jetzt. Zum Teil neue, zum Teil verbesserte Methoden öffnen ein Stück weit die Tür zum Universum der Mikroorganismen. „Die Frage ,Wer ist da?‘ kann man heute durch die kulturunabhängigen Technologien ganz anders angehen als früher“, sagt Paul Illmer, Mikrobiologe an der Universität Innsbruck. Inzwischen lassen sich Erbgut-Schnipsel aus einer Bodenprobe auslesen, und ihr Vergleich mit bekannten DNA-Sequenzen in den Datenbanken weist auf die Anzahl der vorhandenen Arten hin. Auf diese Weise gelingt es Forschern, beinahe jede Woche neue Arten zu entdecken.

          Wie eine Suche im Heuhaufen

          Noch vor zwanzig Jahren war ein Stückchen DNA-Sequenz eines einzigen Organismus Gegenstand einer Doktorarbeit, heute genügt es oft nicht einmal, Hunderte von neuen Arten komplett zu sequenzieren, um damit in einer angesehenen wissenschaftlichen Zeitschrift zu landen. Die zunehmend sensibleren Techniken erlauben auch eine schnellere Verwandtschaftsanalyse und die Einordnung in einen Stammbaum. Und allein die Entdeckung der Organismen am Grund des Südpazifiks ist eine kleine Sensation: Ihr Fund entspricht etwa dem von hundert Flöhen in einem 50-Meter-Schwimmbecken. Eine Konzentration, die bisher nicht nachweisbar war. Sie atmen Sauerstoff mit einer unvorstellbaren Langsamkeit, mit einem Durchsatz von weniger als einem Elektron pro Zelle pro Sekunde - das liegt mehrere Zehnerpotenzen unter den Respirationsraten, die im Labor als extrem energiebeschränkt gelten.

          „Wir Biologen sind überwältigt von der Vielfalt und den Größenordnungen, mit denen wir es zu tun haben“, erklärt Antje Boetius, Tiefseeökologin am Max-Planck-Institut für marine Meeresbiologie in Bremen. Das Netzwerk der Mikroorganismen ist für Forscher wie ein Puzzle mit Milliarden von Teilen. Die Einzeller haben sich teilweise so spezialisiert, dass sie nur in Gesellschaft von anderen Mikroben existieren können, weil sie von deren Abfallprodukten leben.

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