Über Mikroben - Joachim Czichos - Cartoons und mehr

Was sind Mikroben?

„Mikrobe“ ist die Kurzform von „Mikroorganismus“. Mikroben sind also mikroskopisch kleine Organismen – Lebewesen, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Diese sehr weit gefasste Definition beruht auf einem einzigen Kriterium: dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges. Demnach wären Mikroben alle Lebensformen mit einem Durchmesser von weniger als etwa 0,1 Millimeter. In der Praxis wird diese Definition allerdings oft aus unterschiedlichen Gründen mehr oder weniger stark eingeschränkt.

So schließt man meist die Viren aus, weil sie keine selbstständigen Lebewesen sind. Zudem bleiben sie im Gegensatz zu allen anderen Mikroben selbst im Lichtmikroskop unsichtbar. Erst ein Elektronenmikroskop lässt ihre nanometergroßen Strukturen erkennen. Doch es gibt Ausnahmen wie zum Beispiel das Mimivirus, das die Größe eines kleinen Bakteriums erreicht.

Einig ist man sich darin, sämtliche Prokaryoten, also alle Bakterien und Archaeen, zu den Mikroben zu zählen. Diese sind einzellig, können aber Ketten oder andere Zellverbände bilden. Im Gegensatz zu den Zellen der Eukaryoten haben sie keinen Zellkern, das heißt ihre DNA ist nicht von einer doppelwandigen Hülle umschlossen. Es fehlen ihnen auch andere typische Zellbestandteile der Eukaryoten, wie Mitochondrien und Chloroplasten. Diese Organellen waren ursprünglich eigenständige Mikroben, bevor sie eine Symbiose eingegangen sind und im Inneren anderer Mikroben ihre Selbstständigkeit verloren haben. Viele Prokaryoten sind etwa einen Mikrometer dick und manche können mehrere Mikrometer lang werden. Eine Ausnahme bildet das Schwefelbakterium Thiomargarita namibiensis, das mit einem Durchmesser von bis zu 0,75 Millimetern mit bloßem Auge erkennbar ist und deshalb streng genommen keine Mikrobe mehr wäre.

Das Kriterium der geringen Größe erfüllen auch Hefen (wie Candida und Saccharomyces), einzellige Algen (wie Chlorella), Protozoen (wie Amöben) und Schleimpilze (wie Dictyostelium und Myxomyceten), die aus der Sicht der Evolutionsbiologie von Pflanzen und Tieren unterschieden werden. Doch während viele Mikrobiologen – aus historischen Gründen und wegen ähnlicher Labortechniken – die Hefen in der Regel noch zu den Mikroben zählen, überlassen sie die Algen den Botanikern, die Protozoen den Parasitologen und die Schleimpilze den Mykologen (obwohl Schleimpilze keine Pilze sind). Dann bliebe als Definition für Mikroben im engeren Sinn: Bakterien, Archaeen und Hefen, so wie es zum Beispiel bei der „Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM)“ gebräuchlich ist. Die Fachzeitschrift „Nature Microbiology“ dagegen veröffentlicht auch Arbeiten über Viren und Protozoen. Man ist sich also alles andere als einig darüber, was Mikroben eigentlich sind.

Übrigens: In einem sehr weit gefassten Sinn leben auch der Mensch und viele andere Lebensformen eine Zeit lang als „Mikroorganismen“, weil sie ihr Dasein als mikroskopisch kleine befruchtete Eizelle beginnen.

Wer hat die Mikroben entdeckt?

Der Entdecker der Mikroben musste über eine Lupe verfügen, um Objekte vergrößern zu können, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Aber es war weder ein Optiker, noch ein Techniker oder Biologe, sondern ein Tuchhändler, der als erster Mensch Mikroben erblickte: Antoni van Leeuwenhoek aus Delft benutzte, wie zu seiner Zeit üblich, kleine Vergrößerungsgläser, um die Struktur gewebter Fasern und damit die Qualität eines Stoffes zu beurteilen. Es gelang ihm, durch ein selbstentwickeltes Verfahren winzige Glaslinsen außerordentlich hoher Qualität herzustellen.

Seine „Einlinsenmikroskope“ ermöglichten Vergrößerungen auf das 250- bis 300-Fache. Das reichte nicht nur aus, um Spermien oder Protozoen wie Augentierchen (Euglena) sichtbar zu machen und rote Blutkörperchen exakt zu beschreiben. In trübem Teichwasser und in einer Aufschwemmung von gemahlenem Pfeffer entdeckte er 1675 noch weitaus kleinere, zum Teil bewegliche Objekte, die er „Tierchen“ (Animalcula) nannte. Derartige Bakterien fand er in großer Zahl auch im Zahnbelag. Dabei erkannte er sogar unterschiedliche Formen, die wir heute als Stäbchen, Kokken und Spirillen kennen. Der Royal Society of London berichtete Leeuwenhoek, dass die Zahl dieser Tierchen im Mund eines Menschen größer sein müsse als die Zahl der Untertanen eines Königreichs. Die absolute Größe seiner Mikroben konnte er noch nicht messen. Doch durch Größenvergleiche und spezielle Berechnungen kam er zu dem Schluss, dass mehr als 110 Millionen davon gerade mal die Größe eines Sandkorns erreichen würden.

Wie er seine Glaslinsen herstellte, hat er nie preisgegeben. Wahrscheinlich sind sie nicht allein durch Schleifen entstanden, sondern aus winzigen Kugeln von geschmolzenem Glas. Ein solches Kügelchen mit einem Durchmesser von einem Millimeter befestigte er zwischen zwei durchbohrten Metallplatten und hielt es zum Betrachten eines Objekts dicht vor das Auge. Leeuwenhoek erzielte damit eine deutlich stärkere Vergrößerung als der englische Naturforscher Robert Hooke. Der hatte bereits zehn Jahre zuvor aus zwei Glaslinsen zusammengesetzte Mikroskope gebaut und damit verschiedenartige biologische Objekte betrachtet, darunter auch Schimmelpilze. Die dabei erkannten Strukturen brachten ihn dazu, den Begriff „Zelle“ in die Biologie einzuführen – die Bezeichnung für den Grundbaustein aller Lebewesen. Seine Apparaturen lieferten aber nur eine maximal 50-fache Vergrößerung. Erst mehr als 200 Jahre später standen wieder Mikroskope zur Verfügung, die eine ähnlich hohe Auflösung erreichten wie die Geräte Leeuwenhoeks.

Die Berichte über die Existenz einer bisher unsichtbaren Mikrobenwelt stießen bei vielen Wissenschaftlern der Royal Society, in der auch Robert Hooke Mitglied war, zunächst auf Ablehnung. Man glaubte dem Hobbyforscher Leeuwenhoek nicht. Daher musste er das, was er sah, durch vertrauenswürdige Persönlichkeiten – darunter Minister, Ärzte und Juristen – bezeugen lassen und entsprechende Erklärungen nach London schicken. Die Menschen seiner Zeit kannten zwar Teleskope, mit denen man neue Himmelskörper entdecken konnte. Doch niemand wollte glauben, dass der Blick durch eine Glaslinse einen Mikrokosmos unbekannter Lebensformen sichtbar machen kann.