Bakterien

Ob im Büro auf der Tastatur, auf den Griffen in der Bahn oder zuhause im Kühlschrank: Bakterien sind überall, auch wenn wir sie meist nicht sehen. Auf dieser Petrischale sind die Winzlinge nur sichtbar, weil sie so zahlreich sind. Ein Bakterium misst etwa einen Tausendstel Millimeter – damit ein Mensch es sehen könnte, müsste es zehnmal so groß sein.

Auch der Mensch ist von Bakterien besiedelt. Neun von zehn Zellen im Körper sind Bakterien. Bakterien leben also nicht nur um uns herum, sondern auch auf und in uns. Die Einzeller helfen dem Körper etwa, zu verdauen und Erreger abzuwehren. Zu den typischen Bewohnern auf der Haut des Menschen zählen das Corynebacterium, Acinetobacter und...

… Staphylococcus. Ein bestimmter Vertreter dieser Art, Staphylococcus epidermis, macht bis zu 90 Prozent der Mikroben auf unserer Haut aus. Er produziert Eiweiße, die für Krankheitserreger giftig sind, etwa für…

… Staphylococcus aureus. Dieses Bakterium verursacht 70 bis 80 Prozent aller Wundinfektionen. Es wird meist durch eine Schmierinfektion übertragen, also von Mensch zu Mensch, oder durch den Kontakt mit einer Oberfläche, die der Einzeller besiedelt hat. Der Erreger ist zäh. Selbst starke Hitze und Säure können ihm nichts anhaben. 1878 entdeckte der Mediziner und Mikrobiologe Robert Koch die Bakterienart in Eiter.

Joghurt, Buttermilch, Schmand: Die meisten Milchprodukte gibt es nur dank des kleinen fleißigen Helfers Lactococcus lactis und dessen Verwandten. Dieses Bakterium wandelt den Milchzucker (Laktose) aus der Milch…

… in Milchsäure um. Das ist eine farblose Flüssigkeit, die Molkereien nutzen, um etwa Roquefort, Brie und Camembert herzustellen. Das Bakterium ist einer der meistgenutzten Mikroorganismen in der Milchindustrie. Die Aufnahme mit dem Rasterelektronenmikroskop zeigt es mit 7000-facher Vergrößerung. Die Bakterien kommen in Paaren oder in Ketten vor.

Sauerkraut unter dem Mikroskop: Die Milchsäurebakterien (graublau eingefärbt) kommen in der Natur auch auf den Blättern von Kohl vor. Sie wandeln Traubenzucker (Glukose) und andere Zucker zu Milchsäure um. Zudem sondern sie Stoffe ab (Bacteriocine), die wie Gift auf andere Bakterienstämme wirken – und deren Wachstum hindern. Das macht das Sauerkraut haltbarer. Zudem erhält es dadurch seinen typisch säuerlichen Geschmack.

Manche Bakterien sind auf Lebensmitteln unerwünscht, wie dieses Beispiel zeigt. Auf einem grünen Salatblatt haben sich Darmbakterien (rot eingefärbt) angesiedelt. Im Darm von Menschen und Tieren hilft Escherichia Coli (E. Coli), andere Mikroorganismen abzuwehren. Außerhalb des üblichen Territoriums kann E. Coli jedoch Krankheiten verursachen, darunter Harnwegsinfektionen.

2011 sorgten Enterohämorrhagische Escherichia Coli (EHEC) für Unruhe in Deutschland. Viele Menschen infizierten sich mit einer gefährlichen Variante des sonst harmlosen Bakteriums. Sie hatten Sprossen verzehrt, die mit dem Erreger verunreinigt waren. EHEC sind typische Darmbewohner von Wiederkäuern, in denen sie keinen Schaden anrichten.

Anders als im Verdauungsapparat des Menschen: Hier verursachen die EHEC-Bakterien Durchfall, Bauchschmerzen, Erbrechen und Übelkeit. Nisten sie sich in den Schleimhäuten des Darms ein, können Zellgifte wie Shigatoxin in die innere Darmwand eindringen und die Gefäße schädigen. Im schlimmsten Fall gelangen die Gifte in die Blutbahn und bringen dort rote Blutkörperchen zum Platzen. Fragmente der Blutzellen können dann die winzigen Blutgefäße (die Kapillaren) der Nieren verstopfen. Es kommt zum hämolytisch-urämischen Syndrom (HUS). Die mögliche Folge: Nierenversagen.

Campylobacter besiedelt üblicherweise den Verdauungstrakt von Tieren. Der Mensch infiziert sich vor allem über tierische Lebensmittel wie Geflügel oder Rohmilch mit dem Erreger, der Magen-Darm-Entzündungen verursachen kann. Die Campylobacter-Enteritis gehört nach der Salmonellose zu den häufigsten Durchfallerregern.

Bakterien genießen seit ihrer Entdeckung keinen besonders guten Ruf: Sie machen krank, verderben das Essen, und alles, was von ihnen besiedelt wurde, ist schmutzig. Der Mensch lebt jedoch mit der Mehrheit der kleinen Geschöpfe im Einklang. Wie viele es sind, beginnen Wissenschaftler gerade erst zu verstehen. Forscherteams weltweit suchen nach dem Erbgut von Kleinstlebewesen auf dem Menschen. Laut einer Studie, die 2010 im Wissenschaftsmagazin Nature erschien, hatten die Autoren allein im Stuhl von Homo sapiens 3,3 Millionen verschiedene Gene von Mikroorganismen gefunden. Zum Vergleich: Der Mensch selbst kommt bloß auf etwa 20.000 Gene.

Thiomargarita namibiensis, auch als "Schwefelperle von Namibia" bekannt, gilt als das größte Bakterium der Welt. Die von der Bremer Biologin Heide Schulz vor der Küste Namibias entdeckten Schwefelbakterien sind mit 0,75 Millimetern fast einhundertmal größer als das bis dahin bekannte größte Bakterium. Thiomargarita namibiensis ist mit bloßem Auge zu erkennen und ist so groß wie ein mit Schreibmaschine geschriebener Punkt.

Das kleinste Bakterium, und damit das kleinste Lebewesen der Welt, stammt vermutlich aus der Anfangszeit des Lebens. Der sogenannte "reitende Urzwerg" (Nanoarcheum equitans) ist nur 400 Millionstel Millimeter groß und wurde von deutschen Mikrobiologen im Atlantik vor Island in 120 Meter Wassertiefe entdeckt. Es wächst nur bei Wassertemperaturen von 100 Grad Celsius, verträgt keinen Sauerstoff und benötigt Schwefel und vulkanische Gase als Nahrung. Unser Bild zeigt eine Co-Kultur von "reitenden Urzwergen" (kleine Kugeln) und einem größeren Mikroorganismus namens Ignicoccus.

Das Bakterium Clostridium botulinum produziert das tödlichste Gift der Welt: Botulinumtoxin. Botulinumtoxin ist die giftigste aller bekannten Substanzen. Schon ein einziges Gramm kristallisiertes Toxin würde ausreichen, um mehr als eine Million Menschen zu töten. Extrem verdünnt ist es als Botox bekannt, das erste biologische Gift, welches zur kosmetischen und medizinischen Behandlung von Menschen zugelassen wurde. Verwendung findet es etwa bei übermäßiger Muskelaktivität (zum Beispiel Spasmen) oder bei übermäßiger Drüsenaktivität (zum Beispiel übermäßiges Schwitzen). Das Bakterium kommt überall in Böden vor und kann daraus ohne Probleme isoliert werden. Clostridium botulinum kann beim Verzehr kontaminierter Konserven zu einer schweren Nahrungsmittelvergiftung führen, dem sogenannten Botulismus, wenn diese bei der Herstellung nicht ausreichend erhitzt wurden.