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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 3500 mikrobiologisch orientierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Forschung und Industrie. Die Bandbreite der Forschung reicht von Bakterien 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)



Die "Mikrobe des Jahres 2022":
Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae


Wenn zu Jahresbeginn die Sektkorken knallen, ist die Mikrobe des Jahres 2022 beteiligt: Die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae produziert neben Wein - der Grundlage von Sekt - und Bier auch Köstlichkeiten wie Kuchen und Brot. Hefen sind winzige Einzeller und zählen daher zu den Mikroben, auch wenn sie - anders als Bakterien - einen Zellkern besitzen und damit zu den Eukaryoten gehören. Diese Ähnlichkeit zu Pflanzen, Tieren und Menschen macht sie zu einem idealen Forschungsobjekt. Als kleine "Zellfabriken" stellen sie Medikamente und Rohstoffe in industriellem Maßstab her. Diesen für unseren Genuss und die nachhaltige Produktion bedeutenden Mikroorganismus wählte die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) zur Mikrobe des Jahres 2022.


Saccharomyces cerevisiae ist die Mikrobe des Jahres 2022 (Aufnahme: © Benedikt Westermann) Wildtypische Hefezellen im differenziellen Interferenzkontrast.
Saccharomyces cerevisiae - Mikrobe des Jahres 2022 Aufnahme: © Benedikt Westermann


"Zuckerpilz des Bieres" bedeutet der lateinische Name Saccharomyces cerevisiae. Die Mikrobe des Jahres 2022 ist ein großer Braumeister, obwohl sie so winzig ist, dass zehn ihrer Zellen gestapelt gerade einmal die Dicke von Papier erreichen. Sichtbar wurde die Brauhefe erst mit der Erfindung des Lichtmikroskops (1680) in Form vieler kleiner Teilchen, die das Bier trübe machen. Es dauerte fast 200 weitere Jahre, bis Louis Pasteur lebende Hefezellen als Ursache für die alkoholische Gärung erkannte.


Eine Zelle der Hefe Saccharomyces cerevisiae mit sichtbaren Zellorganellen. Saccharomyces cerevisiae mit Zellorganellen (Aufnahme: © Mara Reifenrath, Goethe-Universität Frankfurt)
Aufnahme: © Mara Reifenrath, Goethe-Universität Frankfurt Saccharomyces cerevisiae mit Zellorganellen


Natürlicherweise ernähren sich Hefezellen von Zuckerverbindungen aus Blättern und Früchten. Sie bauen Glukose oder Fruktose zu Kohlendioxid-Bläschen (CO2) und dem Alkohol Ethanol ab. Der Alkohol verschafft der Hefe einen Vorteil: Er tötet konkurrierende Mikroorganismen. Hat die Hefe den Zucker vernascht, kann sie den selbst produzierten Ethanol weiter abbauen.

Die Hefefermentation nutzen die Menschen seit Jahrtausenden: Schon die alten Ägypter stellten eine Art Bier her. In früheren Jahrhunderten war dies ein Getränk selbst für Kinder, weil es viel keimärmer war als das häufig verschmutzte Wasser. Auch Wein und Sake beruhen auf der Gärtätigkeit von Hefe. Zur Schaumbildung beim Sekt wird in der zweiten Gärung eine Hefevariante (Saccharomyces bayanus) eingesetzt, die auf drei verschiedene Hefen zurückgeht, darunter die Bäckerhefe.


Der innere Aufbau der Hefezelle mit ihren Zellorganen im Elektronenmikroskop (Aufnahme: © Christina Schug, Universität Bayreuth) Louis Pasteur erkannte lebende Hefezellen als Ursache für die alkoholische Gärung.
Der innere Aufbau der Hefezelle mit ihren Zellorganen im Elektronenmikroskop Aufnahme: © Christina Schug, Universität Bayreuth


Backtriebmittel

Auch im Kuchenteig produzieren die einzelligen Hefepilze Kohlendioxid-Bläschen. Mehl besteht aus verknüpften Zuckern (Kohlenhydraten), die Saccharomyces cerevisiae zu CO2 umsetzt. Durch kräftiges Kneten verteilen sich die Hefezellen im Teig; leichte Wärme regt ihren Stoffwechsel und ihre Vermehrung an. Die entstehenden Bläschen lassen den Hefeteig locker werden - er geht auf.

Bäckereien, Brauereien, Wein- und Sektkellereien verwenden eine Vielzahl unterschiedlicher Hefestämme und -arten. Im für Brot verwendeten Sauerteig unterstützen Milchsäurebakterien die Hefe. Die genaue Zusammensetzung und ihre Einsatzbedingungen sind häufig gut gehütete Betriebsgeheimnisse.


Bäckereien, Brauereien, Wein- und Sektkellereien verwenden eine Vielzahl unterschiedlicher Hefestämme und -arten. Backhefe (Aufnahme: © Benedikt Westermann)
Aufnahme: © Benedikt Westermann Backhefe


Biotechnologischer Modellorganismus für Medikamente und nachhaltige Rohstoffe

Saccharomyces cerevisiae war der erste eukaryotische Organismus mit vollständig sequenziertem Genom. Heute gibt es Stammsammlungen, in denen jedes einzelne der ca. 6.300 Hefegene veränderbar ist. Am Modellorganismus Bäckerhefe lässt sich vergleichsweise einfach der grundlegende Aufbau und die Funktion eukaryotischer Zellen untersuchen, denn Hefezellen sind ähnlich aufgebaut wie menschliche Zellen.


Bier entsteht durch die Aktivität der Hefe (Aufnahme: © Benedikt Westermann) Hefe wandelt im Bier den Zucker in Alkohol um. Biere werden entweder mit untergäriger oder obergäriger Hefe gebraut.
Untergärige Hefen mögen es kühl und gären bei vier bis neun Grad. Obergärige Bierhefen vergären bei 15 - 25 Grad.
Prominentester Vertreter von obergärigen Bieren ist in Bayern das Weiß- oder Weizenbier.
Bier entsteht durch die Aktivität der Hefe Aufnahme: © Benedikt Westermann


Hefezellen dienen auch als zelluläre Fabrik. Davon profitieren beispielsweise Diabetiker seit Jahrzehnten: In das Hefegenom wurde das menschliche Insulin-Gen "eingepflanzt", sodass dieser winzige Organismus einen Großteil des menschlichen Hormons für die Diabetestherapie produziert. Forscherteams versetzten die Hefe zudem mit Hilfe von Genen aus Pilzen und Bakterien in die Lage, natürliche Zucker aus Holz (Xylose) in Ethanol umzuwandeln.


Industrieanlage für die Produktion von Bioethanol der zweiten Generation. In dieser Anlage produziert Hefe Ethanol aus Lignozellulose, etwa aus Stroh (Aufnahme: © Clariant)
Aufnahme: © Clariant In dieser Anlage produziert Hefe Ethanol aus Lignozellulose, etwa aus Stroh


Damit können pflanzliche Abfallstoffe heute als Rohstoff und Energiequelle dienen. Veränderte Hefezellen können auch Bernsteinsäure herstellen, einen Baustein zur industriellen Herstellung von Polyester. Der Malaria-Wirkstoff Artemisinin (2015 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet) wird durch eine ausgefeilte "Umleitung" des Hefe-Stoffwechsel produziert. Dieser Prozess diente auch als Ausgangsbasis für die Herstellung des chemisch verwandten Ersatz-Flugzeugkraftstoffs Farnesen.

Eine wichtige Rolle für die Biotechnologie spielt eine Eigenschaft, die Hefen wie alle Eukaryoten auszeichnet: Sie besitzen membranumschlossene Organellen, die eine räumliche Trennung verschiedener biochemischer Prozesse erlauben. Damit lassen sich beispielsweise giftige Zwischenstufen innerhalb der Zelle abtrennen. So ist es Forschenden kürzlich gelungen, Enzyme für die Vorstufe von Nylon in bläschenartige Vesikel zu "verpacken". Das zeigt beispielhaft, wie die Arbeitsteilung in der Zelle durch neue Reaktionsräume optimiert werden kann. Saccharomyces cerevisiae wird bei der gesellschaftlichen Transformation zu nachhaltigeren Wirtschaftsformen eine wichtige Rolle spielen.


Fermenting Futures (Aufnahme: © Anna Dumitriu und Alex May) Die Geschichte der Hefe aus Sicht der Kunst.
Fermenting Futures Aufnahme: Anna Dumitriu und Alex May


Über die Mikrobe des Jahres

Die Mikrobe des Jahres weist auf die bedeutsame Rolle der Mikroorganismen für die Ökologie, Gesundheit, Ernährung und Wirtschaft hin. Mikrobiologinnen und Mikrobiologen der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) wählen sie jedes Jahr aus, um auf die Vielfalt der mikrobiologischen Welt aufmerksam zu machen. Neuerdings sind alle Informationen auch auf Englisch verfügbar.


Vielen Dank an Frau Dr. Anja Störiko, VAAM, für die Erlaubnis Ihren Pressetext veröffentlichen zu können und die übersandten Aufnahmen von Herrn Benedikt Westermann, Frau Mara Reifenrath, Goethe-Univerität Frankfur/M., Frau Christina Schug, Universität Bayreuth, Frau Anna Dumitriu und Herrn Alex May, sowie ein Bild von Clariant, zeigen zu dürfen.


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- letzte Aktualisierung: Sonntag, 29. Mai 2022 -
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