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Bedeutung von Mikrobiomen für Ernährung und Gesundheit

Roland Werk

• Verlag: Books on Demand
• Jahr: 2019
• ISBN drucken: 9783740712679
• eBook-ISBN: 9783740776091
• Auflage: 1
• Thema: Medicina
• Thema: Teoría, práctica y referencia médicas

Die Furcht vor Bakterien ist in dem Menschen verwurzelt. Dennoch machen wir uns Bakterien unwissentlich seit Jahrtausenden nutzbar.Das Buch "www.bakterien.com" beschreibt für den Laien die enorme Verzahnung mit der Natur und dem Menschen. Die Doppelköpfigkeit ihrer Natur zeigt sich sowohl in ihrer Bedeutung für Gesundheit als auch Krankheit. Sie verweisen uns auf unsere Verantwortung für die eigene Gesundheit und die Zukunft ­des Menschen über das Bindeglied Ernährung. Die moderne Forschung zu bakteriellen Floren, die Mikrobiomwissenschaft, bringt neuen Wind in die Medizin mit dem Versprechen alte Vorstellungen über den Haufen zu werfen.

1 WAS WÄRE WENN

• 1-1 Was wäre, wenn es keine Bakterien gäbe
• 1-2 Was wäre, wenn wir jetzt alle Bakterien abtöten würden
• 1-3 Was wäre, wenn es keine Bakterienfloren gäbe

1 WAS WÄRE WENN

1-1 Was wäre, wenn es keine Bakterien gäbe

DIE FRAGE WAS PASSIERT WÄRE, wenn es keine Bakterien gegeben hätte, ist rein hypothetisch und unwirklich. Die Antwort ist: Dann hätte es nie jemand gegeben, der diese Frage hätte stellen können. Im allgemeinen und weniger allgemeinen Gedankengut geht man davon aus, dass Bakterien ein Schattendasein in sogenannten ökologischen Nischen führen. Das ist vollkommen falsch.

Vor 4 Milliarden Jahren glich die Welt einem Weltuntergangsszenario. Die Umwelt zu der Zeit entsprach den mittelalterlichen Höllendarstellungen niederländischer Maler. Auch in Urzeiten gab es das Höllenfeuer mit Saunatemperaturen von über 100°C. Die riesigen Kochtöpfe für die Sünder entsprechen den Geysiren mit Schwefelgestank gratis. Keiner von uns hätte in solch einer Welt leben mögen, geschweige denn, dass er sehr lange ohne Sauerstoff hätte überleben können. Und hier kommen die Bakterien ins Spiel. Sie waren nicht nur neben den Viren die ersten Lebewesen, sondern sie formten die Urwelt in das um, was heute der blaue Planet, unsere Erde, ist. Sie schufen nicht nur eine sauerstoffhaltige Atmosphäre, die uns heute noch ermöglicht zu leben, sondern sie sind auch gleichzeitig das Fundament, auf dem sich höhere Lebewesen einschließlich des Menschen entwickeln konnten. Und nach wie vor schützt uns das damals aufgenommene Projekt Ozonschicht.

Um den Sauerstoffgehalt von 0 % auf 22 % zu bekommen, mussten die Bakterien fast über 1 Milliarde Jahre heftig schuften. Ähnliche Gedanken dürften die Wissenschaftler vielleicht beflügelt haben, als sie eine wissenschaftliche Arbeit mit dem Titel „animals in a bacterial world“ – „Tiere (und einschließlich Menschen) in einer Bakterienwelt“ in einer sehr angesehenen Wissenschaftszeitschrift veröffentlichten (McFall-Ngai et al. 2013).

Somit müsste der Satz „Was wäre, wenn es keine Bakterien gegeben hätte?“ mit – dann hätte es, wenn überhaupt, kein Leben in der uns bekannten Form gegeben – ergänzt werden. Ganz sicherlich hätte es dann auch nicht den heutigen Menschen gegeben. Über die Erde würden vielleicht irgendwann in ferner Zukunft extraterrestrische Wissenschaftler feststellen, dass sich Leben auf der Erde hätte entwickeln können. Ähnlich wie heute Wissenschaftler auf der Erde davon ausgehen, dass sich Leben auf dem Mars hätte entwickeln können. Somit dürfte auch klar geworden sein, dass Bakterien die wahren Herrscher auf unserer Welt sind und alle anderen Lebewesen, auch wir Menschen, eine ökologische Nische besiedeln. Dies belegt nicht zuletzt ihre Vielfalt mit weit über einer Million Bakterienarten. Ein Teil von ihnen wird in einem fünfbändigen Standardwerk der Mikrobiologie dem Bergey Manual of Systematic Bacteriology auf über 5.000 Seiten beschrieben.

1 WAS WÄRE WENN

1-2 Was wäre, wenn wir jetzt alle Bakterien abtöten würden

STELLEN WIR UNS FOLGENDES SZENARIO VOR. An einem geheimen Ort forscht ein genialer Wissenschaftler mit seinem Team. Sein Ziel ist das Superantibiotikum. Das soll alles, was mit Bakterien zu tun hat, vernichten. Da Geld keine Rolle spielt, kann er die kostspieligsten Methoden einsetzen.

Zu diesem Zeitpunkt finden viele diese Idee überwiegend gut. Keine Infektionskrankheiten mehr! Nur wenige halten diese Vorstellung alles andere als supertoll. Nun, die Geschichte geht weiter. Tatsächlich gelingt es dem Wissenschaftler nach mühseliger, langwieriger Arbeit das Superantibiotikum zu entwickeln. Die Testergebnisse zeigen, dass es jede Bakterienspezies ruckzuck abtötet und das schon in homöopathischen Dosen, d.h. super verdünnt. Die Labordaten ergeben auch Bakterien, bei denen kein übliches Antibiotikum mehr wirkt, sterben rasch ab. Sogar Resistenzentwicklungen, also ein unwirksam werden, lässt sich nicht nachweisen. Unglücklicherweise gerät zu diesem Zeitpunkt das Superantibiotikum durch einen Fehler in die Umwelt.

Was erwarten Sie, was dann alles passiert? Meinen Sie, dass die Menschen das überhaupt bemerken würden? Und gibt es überhaupt Nachteile?

Aus mikrobiologischer Sicht müssen wir mit einer enormen Menge an Problemen rechnen, ähnlich einem Supergau. Manche kann man wohlwollend als unangenehm bezeichnen. Die Mehrzahl dürfte eher unter dem Begriff „katastrophal“ fallen. Nur wenige Auswirkungen können wir dann noch positiv bewerten.

Eine wesentliche Aufgabe der Bakterien ist es, den Kreislauf der organischen Materialien in Schwung zu halten (Schlegel 1972). Bakterien bauen in Gemeinschaft abgestorbene Blätter oder tote Tiere ab. Sie kompostieren organisches Material. Bananenschalen ebenso wie Müslireste oder kalte Pommes frites werden zu Humus, zu Muttererde. Ihr Ausfall hätte riesige biologische Abfälle zufolge, in denen die Welt ersticken würde. Auch Schimmelpilze ebenso wie Würmer könnten nicht ausreichend helfen. Falls es tröstlich ist, der Biomüll würde nicht so sehr stinken, da er ja nicht bakteriell zersetzt wird. Gleichzeitig wären auch der Kohlendioxid-, der Stickstoffkreislauf usw. gestört. Pflanzen brauchen neben Kohlendioxid auch Stickstoff und viele andere Elemente zum Wachsen. Einige Pflanzen bedienen sich sogenannter Knöllchenbakterien an den Haarwurzeln, die Stickstoff aus der Luft binden. Viele andere aber leben von anorganischen Stickstoffverbindungen, die fleißige Bakterien bereitgestellt haben. Ohne Kompost ist also für Pflanzenwachstum nichts los.

Eine ganze Riege von Bakterien hilft Tieren und auch Menschen zu verdauen. Tierische Lebewesen, die andere Tiere auf ihren Speiseplan gesetzt haben, würden nach dem Superantibiotikumgau noch eine Weile Nahrung finden. Schlecht steht es allerdings um die Vegetarier unter den Tieren. Kühe z. B. können Gras nur verwerten, weil eine immense Zahl an Bakterien bei der Verdauung mithilft. Diese Tiere wären also bald verhungert. Die Fleischfresser, denen die Vegetarier als Mittagessen dienen, würden dann auch sehr bald mit knurrendem Magen nach nicht vorhandenem Nachschub Ausschau halten.

Wie später noch ausführlicher (Kap. 2-3) beschrieben wird, leben in allen höheren Zellen so eine Art Rumpfbakterien. Sie sind als Kraftwerke der Zelle, Mitochondrien, für die Energiebereitstellung zuständig. In Pflanzen ist eine weitere Rumpfbakterienart, die Chloroplasten, für die Bildung von Zucker aus Kohlendioxid, Wasser und Lichtenergie verantwortlich. Das Superantibiotikum würde auch diese Rumpfbakterien zerstören. Weder tierische noch pflanzliche Zellen könnten Energie produzieren. Wir stünden dann vor dem energetischen „black out“.

Nach den vorgestellten katastrophalen Auswirkungen wäre der Ausfall von bakteriell produzierten Lebensmitteln zwar traurig aber nicht gravierend. Dummerweise würden allerdings Lieblingsspeisen wie Joghurt und Kefir auch betroffen sein. Bei ihrer Entstehung ist eine Reihe von Bakterien beteiligt. Auch auf die vielgeliebte luftgetrocknete Wurst müssten wir aus den gleichen Gründen verzichten. Dagegen würde es wohl für manchen nicht so sehr ins Gewicht fallen, wenn es kein Sauerkraut oder scharfes Kim-chi mehr gäbe. Wir hätten mit dem Superantibiotikum, um es bildlich auszudrücken, den Ast für jegliches höhere Leben auf der Welt abgesägt.

1 WAS WÄRE WENN

1-3 Was wäre, wenn es keine Bakterienfloren gäbe

DIESE FRAGE VON DER BEDEUTUNG der Bakterienfloren, wissenschaftlich Mikrobiota, für den Menschen ist das Thema dieses Buches. Aus der Anzahl der folgenden Seiten lässt sich abschätzen, wie erheblich ihre Bedeutung ist. Bakterien sind in der Regel ausgesprochene Sozialwesen. Sie schließen sich auch mit anderen gerne zusammen, um große Aufgaben zu bewältigen, die ein einzelnes kleines Bakterium nicht schafft. Oft bilden sie auch aus arbeitsökonomischen Gründen große Konsortien, d.h. Gesellschaften. Die Devise: „Gemeinsam sind wir stark!“, ist von einem unbekannten Bakterium erfunden worden.

Solche Konsortien finden wir fast überall in und auf uns. Das Aha-Erlebnis gewannen Wissenschaftler als sie Tiere keimfrei aufzogen (Tannock 2001). Das geht natürlich nicht so einfach und mit jedem Tier. Wie immer mussten die Mäuse daran glauben. Als man dann die keimfreien Mäuse mit den normal aufgezogenen verglich, waren die Ergebnisse verblüffend. Tatsächlich können Mäuse keimfrei leben und alt werden. Sie bekommen auch keinen Schnupfen oder Blasenentzündung. Der Preis für ein schnupfenfreies Leben wird z. B. mit kleinerem Körpergewicht bezahlt. Zusätzlich müssen viele weitere positive Errungenschaften in die Waagschale geworfen werden. Darunter gehört auch ein handlungsfähiges Immunsystem. Dieses hält sich nämlich durch tägliches Sparring mit Bakterien fit. Regelmäßig steigt es mit Bakterien in den Ring, um sich mit diesen zu klopfen. Ebenso regelmäßig geht es als Sieger hervor. Und jeder weiß, wie angenehm es ist zu gewinnen.

Wo wir schon beim gutfühlen sind: Das friedliche Zusammenleben mit Bakterien fördert unsere Stimmung. Also ein nettes entspanntes Frühstück zusammen mit unseren Bakterien versüßt uns den Tag und lässt vieles einschließlich des Essens angenehmer überstehen. Längst hat die Wissenschaft auch die Vorstellung, dass wir mit Bakterien schlauer werden. Kein Wunder, wenn ein ziemlich bekannter amerikanischer Mikrobiologe (Xu und Gordon 2001) daher anregte: „Honor thy symbionts“.

Übersetzt bedeutet dies in etwa: „Pflege und ehre deine bakteriellen Mitarbeiter“.

Das wirkt wie bei einem Staat, der seine Bürger schätzt.

Mit unseren Bakterienfloren leben wir also besser, als wir ohne sie auskommen würden.

Literatur

1. McFall-Ngai M., et al.. Animals in a bacterial world, a new imperative for the life sciences. Proceedings of the National Academy of Science 110 (2013), S. 3229-3236.
2. Schlegel, H. G.. Allgemeine Mikrobiologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart. 1972.
3. Tannock G. W.. Molecular assessment of intestinal microflora. American Journal of Clinical Nutrition 73S (2001), S. 410-4.
4. Xu J., Gordon J.I.. Honor thy symbionts. Proceedings of the National Academy of Science 100 (2003), S. 10452-10459.

2 BIOLOGISCHE GRUNDREGELN

• 2-1 Welche Regeln gelten in der Biologie
• 2-2 Wie hat sich Leben entwickelt
• 2-3 Wie haben sich Bakterien entwickelt
• 2-4 Endosymbionten – Bakterien, die in Zellen leben
• 2-5 Exkurs: Entwicklung der Organsysteme

2 BIOLOGISCHE GRUNDREGELN

2-1 Welche Regeln gelten in der Biologie

VOR CA. 4 MILLIARDEN JAHREN startete das Großprojekt „Leben“. Diese immense Leistung fußt darauf, dass sich die Natur an grundlegende Regeln hielt und noch immer hält. Ordnung ist nach dem Physiknobelpreisträger Erwin Schrödinger ein Grundmerkmal des Lebens. Nur was passiert, wenn Regeln bei vielschichtigen Projekten schwammig gehandhabt werden, zeigt ein Beitrag, über den ich vor Jahren gestolpert bin (vgl. www. telemax.at).

Bill Gates’ Vorwürfe – und die Antwort von General Motors

Bei der Computermesse Com-Dex hat Microsoft-Chef Bill Gates die Computer-Industrie mit der Auto-Industrie verglichen. Dabei stellte er fest: „Wenn General Motors mit der Technologie so mitgehalten hätte wie die Computer-Industrie, dann würden wir heute alle 25-Dollar-Autos fahren, die auf 1000 Meilen nur eine Gallone Sprit verbrauchen.“

Daraufhin hat General Motors eine witzige Presse-Entgegnung veröffentlicht:

Wenn General Motors eine Technologie wie Microsoft und Windows 95 entwickelt hätte, dann würden wir heute alle Autos mit folgenden Eigenschaften fahren:

1. Ihr Auto würde ohne erkennbaren Grund zweimal am Tag einen Unfall haben.
2. Jedes Mal, wenn die Mittellinien auf der Straße neu gemalt werden, müsste man ein neues Auto kaufen.
3. Gelegentlich würde ein Auto ohne erkennbaren Grund auf der Autobahn einfach ausgehen.
4. Auch bei Linkskurven würde das Auto einfach ausgehen. Man müsste dann den Motor neu installieren.
5. Die Öl-Kontrollleuchte, die Warnlampen für Temperatur und Batterie würden durch eine Anzeige „Schwerwiegender, genereller Autofehler“ ersetzt werden.
6. Das Airbag-System würde fragen „Sind Sie sicher?“ bevor es auslöst.
7. Immer dann, wenn von General Motors ein neues Auto vorgestellt würde, müssten alle Autofahrer das Autofahren neu erlernen, weil keiner der Bedienhebel so funktionieren würde wie in den alten Autos.
8. Man müsste den „Start“-Knopf drücken, um den Motor auszuschalten. (him)

Der Vergleich mit der Informationstechnologie mag dem einen oder anderen an den Haaren herbeigezogen sein. Dem ist so mitnichten. Leben beruht auf dem Prinzip (Oltvai und Barabasi 2002):

Informationsspeicherung – Verarbeitung der Information – Ausführung. Und der ganze Ablauf wird mit hoher Genauigkeit abgewickelt jeden Tag, jede Minute, jede Sekunde – jederzeit. Das Erbmaterial bzw. die darin enthaltene Information ist die Blaupause für unseren Organismus. Je nach Bedarf wird ein Teil des Planes, Gene, in eine Arbeitsanleitung abgeschrieben, wissenschaftlich Transkripti...

Inhaltsverzeichnis

• Motto
• Inhaltsverzeichnis
• Vorwort
• Einleitung
• 1 Was wäre wenn
• 2 Biologische Grundregeln
• 3 Bakterielle Gesellschaften
• 4 Mensch und Bakterielle Gesellschaften
• 5 Bakterielle Gesellschaften und Krankheit
• 6 Ernährung – Triebfeder der Evolution und Gesundheit
• 7 Ernährungslösungen von Gestern Gesundheitsprobleme von Heute
• Stichwortverzeichnis
• Buchempfehlung
• Impressum