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Die Mikroben des Jahres seit 2014

 
Die Mikrobe des Jahres wird 2014 erstmals benannt. Mikrobiologen der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) wählten sie aus, um auf die Vielfalt der mikrobiologischen Welt hinzuweisen. Während in der Bevölkerung Mikroorganismen vor allem als Krankheitsauslöser bekannt sind, spielen Mikroorganismen eine weit bedeutsamere Rolle für die Ökologie, Gesundheit, Ernährung und Wirtschaft, worauf die Mikrobe des Jahres hinweisen soll.


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Die VAAM vertritt rund 3400 mikrobiologisch orientierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Forschung und Industrie. Die Bandbreite der Forschung reicht von Bakterien, Archaeen und Pilzen in allen Ökosystemen und in Lebensmitteln über Krankheitserreger bis hin zu Genomanalysen und industrieller Nutzung von Mikroorganismen, ihren Enzymen und Stoffwechselprodukten.

Bisherige Mikroben des Jahres:

Jahr Mikrobe
2014 Nostoc
2015 Rhizobium
2016 Streptomyces
2017 Halobacterium salinarum
2018 Lactobacillus
2019 Magnetospirillum
2020 Myxococcus xanthus
2021 Methanothermobacter
2022 Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae)
2023 Bacillus subtilis
2024 Kabelbakterium (Electronema)



Die "Mikrobe des Jahres 2023":
Bacillus subtilis - für Gesundheit und Technik


Die Mikrobe des Jahres 2023 kann man sogar in der Apotheke kaufen. Bacillus subtilis - das "feine Stäbchen" - gilt als gesundheitsfördernd und ist daher als Probiotikum im Handel. Als Nahrungsbestandteil ist die Mikrobe in Asien schon lange bekannt. In der Tierhaltung wird dieses Bakterium als Antibiotika-Alternative eingesetzt. Zudem produziert Bacillus subtilis Vitamine und Enzyme im industriellen Maßstab, etwa für Waschmittel. Und er heilt sogar Risse im Beton. Dieses mikrobielle Multitalent wählte die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) zur zehnten Mikrobe des Jahres.



Bacillus subtilis - das Topmodel unter den Bakterien (Aufnahme: © Diethmaier, Stülke et al, Göttingen) Die Mikrobe des Jahres 2023, Bacillus subtilis, 1.000-fach vergrößert, bildet unterschiedliche Lebensformen, beweglich (blau) oder im Biofilm sesshaft (gelb).
Andere besitzen keins dieser Gene (schwarz).
Bacillus subtilis - das Topmodel unter den Bakterien Aufnahme: © Diethmaier, Stülke at al., Göttingen (CC BY 4.0)



Wer an einer Autobahnraststätte eine Toilettenpause einlegt, profitiert vom segensreichen Wirken von Bacillus subtilis. Denn diese harmlosen Bakterien bilden Dauerformen (Sporen), die sich leicht dem Spülwasser beisetzen lassen, wo sie unter guten Bedingungen schnell auskeimen und sich rasant vermehren.



Das stäbchenförmige Bacillus subtilis weist üblicherweise eine Größe von ca. 2 bis 3 Mikrometer auf (Aufnahme: © AG Stülke, Göttingen) Bacillus (lat. für Stäbchen. subtilis für fein, schlicht.
Bacillus subtilis besiedelt eine Vielzahl unterschiedlicher Lebensräume und kann aus Boden, Staub und Luft isoliert werden.
Das stäbchenförmige Bacillus subtilis weist überlicherweise eine Größe von ca. 2 bis 3 Mikrometer auf Aufnahme: © AG Stülke, Göttingen (CC BY 4.0)



So verdrängen sie andere, meist langsamer wachsende Mikroorganismen und sorgen für hygienische Verhältnisse. Enzyme aus Bacillus subtilis verwenden wir beim Wäschewaschen: Amylasen, Proteasen, Lipasen aus Bacillus-Stämmen bauen die wichtigsten Verschmutzungen ab, nämlich Stärke, Eiweiße und Fette - und dies bei niedrigen Temperaturen, was Energie beim Waschen spart.



Die Gattung Bacillus bildet eine große, heterogene (bedeutet die Uneinheitlichkeit oder Verschiedenheit der Elemente) Gruppe von stäbchenförmigen, grampositiven (bezeichnet man Bakterien die sich in der Gramfärbung blau anfärben) Mikroorganismen, welche Endsporen bilden. Heterogene Bacille (Aufnahme: © AG Stülke)
Aufnahme: © AG Stülke (CC BY 4.0) Heterogene Bacille



Auch in der Ernährung spielt die Mikrobe des Jahres 2023 eine Rolle: Viele Menschen in Asien "vergären" Sojabohnen mit Hilfe von Bacillus subtilis zu traditionellen Nahrungsmitteln, die reich an Mineralien und Vitaminen sind und eine gesundheitsfördernde Wirkung haben, beispielsweise das japanische Natto. Bacillus subtilis wird auch als Probiotikum  (für den Darm, um die Gesundheit zu fördern) eingesetzt, also als Mikroorganismus mit gesundheitlicher Wirkung. Die Sporenbildung trägt zu dieser Nutzung bei: Die Sporen überleben eine Hitzebehandlung (etwa von Tierfutter) und die saure Umgebung in Magen und Dünndarm. Im Körper hemmen sie Krankheitserreger, stärken die Darmbarriere und das Immunsystem.



Viele Menschen in Asien "vergären" Sojabohnen mit Hilfe von Bacillus subtilis zu traditionellen Nahrungsmitteln, die reich an Mineralien und Vitaminen sind und eine gesundheitsfördernde Wirkung haben, beispielsweise das japanische Natto. Bacillus subtilis, hat eine positive Wirkung auf die Darmflora und verbessert die Verdauung (Aufnahme: © Stülke, Göttingen)
Aufnahme: © Stülke, Göttingen (CC BY 4.0) Bacillus subtilis, hat eine positive Wirkung auf die Darmflora und verbessert die Verdauung.



Gesundheitsfördernd

Weil Bacillus subtilis robust ist und schnell wächst, setzt er effizient organische Substrate in biotechnologische Produkte um. Daher wird er für zahlreiche Produktionsprozessen genutzt. So stellt Bacillus subtilis Vitamin B2 (Riboflavin) her sowie Pantothensäure (Vitamin B5 und Polyglutaminsäure - als Verdicker, Befeuchter oder Gefrierschutzmittel in der Nahrungsmittel- und Kosmetikindustrie. Bacillus subtilis kann auch die Verwendung von Antibiotika in der Tierhaltung verringern: Ein Bacillus-basiertes Probiotikum verhindert einen in der Geflügelhaltung häufigen Darminfekt. Die Bakterien stärken zudem das Wachstum von Pflanzen, schützen sie vor Krankheitserregern und helfen, Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen.



Bacillus subtilis-Stämme können komplexe Biofilm-Strukturen bilden - sie können gegen die Alzheimer-Krankheit helfen. Bakterien bilden komplexe Gemeinschaften auf Oberflächen, sogenannte Biofilme (Aufnahme: © Grüppen, Pelzer at al, Halle Westfalen)
Aufnahme: © Grüppen, Pelzer at al, Halle Westfalen (CC BY 4.0) Bakterien bilden komplexe Gemeinschaften auf Oberflächen, sogenannte Biofilme.



Außerdem bildet Bacillus subtilis komplexe und robuste Biofilme - Zusammenschlüsse von Zellen, Zuckern und Proteinen, mit denen sie sich an Oberflächen heften können. Einen interessanten Einsatz von Bacillus subtilis-Biofilmen verspricht die Anwendung bei der Alzheimer-Krankheit: Im Tiermodell schützen die Biofilme die Nervenzellen.

Risse im Beton heilen

Auch in der Bauwirtschaft hilft Bacillus subtilis. Im Alterungsprozess des Betons entstehen kleine Risse. Mikroben können diese Risse schließen: Sie bilden Carbonat-Ionen im Beton - eine wahre Meisterleistung in diesem stark alkalischen, sauerstoffarmen und heißen Milieu (beim Aushärten entstehen Temperaturen von 60°C).



Die Mikrobe hilft dem Baustoff Beton dabei, Risse selbständig zu schließen (Aufnahme: © Anke Reinschmidt, Interface & Performance, Evonik Operations GmbH, Essen)  Anwendung von Bacillus subtilis DSM 32315 zur Heilung von Betonrissen.
REM-Aufnahme der Bruchstelle eines Prüfkörpers mit
Bacillus subtilis-Sporen.
Die Mikrobe hilft dem Baustoff Beton dabei, Risse selbständig zu schließen Aufnahme: © Anke Reinschmidt, Interface & Performance, Evonik Operations GmbH, Essen (CC BY 4.0)



Sporen von Bacillus subtilis werden zur Selbstheilung von Beton eingesetzt: Das durch Risse eindringende Wasser lässt die Sporen auswachsen, die dann Carbonat bilden und so die Spalten schließen.



Verschluss des Risses nach 92 Tagen - Bacillus subtilis heilt Betonrisse (Aufnahme: © Anke Reinschmidt, Interface & Performance, Evonik Operations GmbH, Essen) Verschluss des Risses durch Biomineralisierung nach 92 Tagen.
Bacillus subtilis DSM 32315 heilt Betonrisse. Aufnahme: © Anke Reinschmidt, Interface & Performance, Evonik Operations GmbH, Essem (CC BY 4.0)



Das Genom von Bacillus subtilis ist sehr gut dokumentiert. Es wurde künstlich auf einen MiniBacillus reduziert, um zu verstehen, welche Mindest-Komponenten für zelluläres Leben benötigt werden. Dies ist auch hilfreich für biotechnologische Anwendungen, um gezielt mikrobielle Stoffe ohne Nebenprodukte zu produzieren. Schon jetzt ist Bacillus subtilis in vielen Industriezweigen unverzichtbar und viele weitere Innovationen sind zu erwarten.


Über die Mikrobe des Jahres

Die Mikrobe des Jahres weist auf die bedeutsame Rolle der Mikroorganismen für die Ökologie, Gesundheit, Ernährung und Wirtschaft hin. Die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) wählt sie seit zehn Jahren aus, um auf die Vielfalt der mikrobiologischen Welt aufmerksam zu machen.


Vielen Dank an Frau Dr. Anja Störiko, VAAM, für die Erlaubnis Ihren Pressetext veröffentlichen zu können und die übersandten Aufnahmen von Frau Anke Reinschmidt, Interface & Performance, Evonik Operations GmbH Essen, Grüppen, Pelzer et al, Halle Westfalen, Stülke, Göttingen und Diethmaier, Stülke et al, Göttingen, zeigen zu dürfen.


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- letzte Aktualisierung: Donnerstag, 28. Dezember 2023 -
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