Bakterien außer Kontrolle?

Der Mikrokosmos rüstet auf

Laborantin bei einem Versuch

Wissen | Leschs Kosmos - Bakterien außer Kontrolle?

Ein ambivalentes Verhältnis verbindet uns mit den Bakterien. Harald Lesch zeigt, wieso wir dennoch von ihrer Existenz profitieren.

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Lange waren Mediziner überzeugt, dass sie mit der Wunderwaffe "Antibiotikum" den Kampf gegen die Bakterien gewinnen können. Doch sie haben die Bakterien unterschätzt. Im Negativen – aber auch im Positiven! Denn die Überlebenskünstler bieten ein erstaunliches Potenzial– vielleicht auch für unsere Zukunft: mit neuen technischen Möglichkeiten und besseren Behandlungen von Zivilisationskrankheiten wie Diabetes und Allergien.

Billionen von Bakterien besiedeln unseren Körper. Können wir ihre Fähigkeiten für uns nutzen, anstatt sie zu bekämpfen? Harald Lesch zeigt, wieso wir von Bakterien profitieren können, und eröffnet dem Zuschauer eine völlig neue Perspektive auf die Mikroorganismen.

Bequeme Art der Kupfergewinnung

Strom aus sauberer Energie, verteilt über Hochleistungstrassen und abgasfreie Mobilität mit Elektroautos sind Techniken, die ohne eins allerdings nicht funktionieren: Kupferkabel. Und genau hier liegt ein Problem, das sich vielleicht nur mit der Hilfe von Bakterien lösen lässt. In Europa sind Minen mit hohem Kupfergehalt weitgehend erschöpft. Deshalb werden Wege gesucht, auch kleinere Mengen Kupfer zu gewinnen. Und hier kommen die Bakterien ins Spiel: Spezielle Bakterien könnten bei der Rohstoffgewinnung bald eine große Rolle spielen. Dazu wollen Forscher lernen, Bakterien nach dem Vorbild der Natur zu nutzen. Das Wasser des Rio Tinto in Spanien ist extrem sauer und schwefelhaltig. Sein Eisen- und Kupfergehalt ist so groß, dass sich die Metalle daraus gewinnen lassen. Die Ursache sind Bakterien, die die Erze aus dem Gestein lösen. Minen in Südamerika und Südafrika haben nach diesem Vorbild ein Verfahren zur Metallgewinnung entwickelt, das so genannte Bioleaching. Dabei wandeln Bakterien unlösliche Erzmineralien in wasserlösliche Salze um. Allerdings ist das Verfahren auf zwei Bedingungen angewiesen: Das Ursprungsgestein muss Schwefel enthalten, und die Umgebung muss extrem säurehaltig sein. Voraussetzungen, die das Verfahren für die meisten europäischen Minen ungeeignet macht. Hier enthält das kupferhaltige Gestein nicht genügend Schwefel.

Rio Tinto in Spanien
Das Wasser des Rio Tinto hat extrem hohen Säuregehalt.

Doch Forscher geben sich nicht geschlagen. Im Helmholzzentrum in der Nähe von Dresden arbeiten sie – im Rahmen eines großen europäischen Forschungsprojektes - an einem geeigneten Verfahren. Ihr Ziel ist es, Bakterien zu finden, die nicht auf Schwefel und eine saure Umgebung angewiesen sind und trotzdem Kupfer herauslösen. Erste Tests mit infrage kommenden Bakterien führten zu keinem Ergebnis. Also suchen die Forscher dort, wo Kupfer ungewollt von Bakterien angegriffen wird. Eigentlich sind die Verschmutzungen von Schiffsrümpfen durch Bakterien ein großes Problem. Doch genau hier entdecken die Wissenschaftler Bakterienarten, die in nicht saurer Umgebung Kupfer zersetzen. Im Labor sollen die aussichtsreichen Kandidaten nun zeigen, ob sie sich für einen industriellen Einsatz eignen. Es gilt, die Bedingungen zu finden, unter denen die Bakterien am besten arbeiten. Funktioniert das Verfahren, könnte es in ganz Europa alte Minen neu beleben und dort den Kupferabbau wieder wirtschaftlich machen.

Der Weg zu neuen Medikamenten

Für die Zukunft setzen Forschung und Industrie auf neue Heilmittel: besonders für chronische Krankheiten wie Diabetes und Darmstörungen, deren Ursachen bei einem gestörten Mikrobiom vermutet werden. Geplant sind Lebensmittel, die unser Mikrobiom positiv beeinflussen. Sie sollen nicht nur gesund sondern auch schlank und sogar glücklich machen. Das Problem ist allerdings: Was ein intaktes Mikrobiom überhaupt ausmacht, wird gerade erst erforscht. Weltweit werden seit 2008 Mikrobiomspenden gesammelt. Quer durch alle Kulturen und Lebensstile. Bei ersten Vergleichen bestätigt sich: Lebensumstände, genetische Anlagen und Ernährung spielen eine wichtige Rolle für die Zusammensetzung des Mikrobioms. Doch ein anderer Faktor scheint speziell in Industrieländern einen fast noch größeren Einfluss zu haben: der Einsatz von Antibiotika. In Deutschland nehmen wir im Durchschnitt bis zur Volljährigkeit 10- bis 20-mal Antibiotika ein. Mit Konsequenzen für unser Mikrobiom. Denn besonders Breitbandantibiotika greifen, speziell im Darm, nicht nur Krankheitserreger, sondern alle Bakterien an. Unser Mikrobiom scheint auf Dauer an Vielfalt zu verlieren. Wir schaffen uns selbst Probleme, deren Folgen kaum abzusehen sind. Ist zum Beispiel im Darm das komplexe Gleichgewicht zwischen Immunsystem und Bakterien gestört, kann es zu Fehlfunktionen kommen: An sich hilfreiche Bakterien können sich gegen den Körper wenden und zur Ursache von Darmentzündungen werden.

Roentgenbild: ein Radiologe wertet eine Aufnahme aus.
Das Darmsystem kann durch Antibiotika aus dem Gleichgewicht kommen.

Forscher wollen ihr Wissen vom Mikrobiom für die Entwicklung einer neuartigen Therapie nutzen. Ein Fallbeispiel: Eine Frau leidet an einer chronischen Darmentzündung. Antibiotika bringen zwar jedes Mal kurz Linderung, schädigen aber auch ihre Darmflora. Ein Teufelskreis, denn die Krankheit kehrt immer wieder, bis die Ärzte zu einer extremen Maßnahme greifen: einer Stuhltransplantation. Eine Mikrobiomprobe ihres Mannes wird so aufbereitet, dass sie in den leeren Darm der Frau eingebracht werden kann. Das ausgewogene, gesunde Mikrobiom des Mannes soll sich im Darm ausbreiten und etablieren. Und tatsächlich: Innerhalb weniger Tage nach dem Eingriff ist die Frau beschwerdefrei – dauerhaft. Auch andere Krankheiten wie Diabetes könnten sich so behandeln lassen. Doch es besteht die Gefahr, dass mit einer Mikrobiomspende auch versteckte, schädliche Keime übertragen werden. Denn noch lässt sich das Mikrobiom nicht umfassend analysieren.

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