Bakterien — nützlich oder schädlich?

Vom „Awake!“-Korrespondenten in Frankreich

ÜBERALL, wo wir uns aufhalten, wimmelt es von zahllosen Lebewesen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. Einige kann man als wahre Freunde, andere als Todfeinde betrachten. Wer sind sie? Bakterien, Pilze und andere Lebensformen, die man unter dem Oberbegriff „Mikroorganismen“ zusammenfaßt, da man diese winzigen Geschöpfe nur mit Hilfe eines starken Mikroskops wahrnehmen kann.

Bakterien findet man überall — in der Luft, im Wasser, im Boden und in Lebewesen. Sie können fast jedes Element auf der Erde bearbeiten oder verändern. Ihre Fähigkeit, chemische Veränderungen hervorzurufen, läßt sogar den findigsten Chemiker vor Neid erblassen.

In dieser Verbindung äußerte sich John M. Wood, Professor für Biochemie, in der französischen wissenschaftlichen Monatszeitschrift La Recherche vom September 1976 wie folgt: „Es ist allgemein bekannt, daß Mikroorganismen organische Verbindungen einfacher und rationeller herstellen als unsere besten Industriechemiker.“ Er bemerkte auch, daß die Bakterien typische Reaktionen in einer Weise hervorrufen, „durch die lange aufrechterhaltene Regeln der organischen Chemie umgestoßen werden“. Wie frustrierend für die Chemiker!

Bist du nicht gespannt, etwas mehr über Bakterien zu erfahren? Wollen wir sie uns einmal genau ansehen, ihre Lebensweise untersuchen, feststellen, was ihren Tod verursacht, und dadurch herausfinden, inwiefern sie für den Menschen nützlich sind und warum sie manchmal Schwierigkeiten verursachen!

Abwechslungsreiche Kost

Die Nahrung lebender Organismen dient im wesentlichen zwei Zwecken. Sie liefert die Stoffe, die für das Wachstum und die Erneuerung der Zellen notwendig sind, und erzeugt Energie. Bakterien müssen, so winzig sie sind, auch Nahrung aufnehmen und Abfallstoffe ausscheiden. Sie leben von einer grenzenlosen Vielfalt von Nahrungsstoffen.

Einige führen ein ziemlich „asketisches“ Leben und geben sich mit einer faden Kost zufrieden: die einfachen Elemente des Kohlendioxyds und des Stickstoffs in der Luft. Andere sind nicht so leicht zufriedenzustellen, denn sie schwören auf Kohlenhydrate und Ammoniak oder kompliziertere Stickstoffmoleküle, wie zum Beispiel Aminosäuren. Wieder andere sind sogar noch heikler. Sie verlangen nach Vitaminen.

Sowohl Menschen als auch Tiere gewinnen ihre Energie durch die Oxydation von Nahrungsmitteln wie Zucker und Fette. Durch die Atmung wird Sauerstoff beschafft, damit diese „Brennstoffe“ im Körper oxydieren oder verbrennen können. So brauchen auch viele Bakterien, die man als „Aerobier“ bezeichnet, den Sauerstoff der Luft. Die so gewonnene Energie wird als Wärme frei oder wird in kleinen Molekülen gespeichert (wie zum Beispiel ATP [Adenosintriphosphat]). Diese Zusammensetzungen wiederum dienen als Energiequellen, da sie die vielen chemischen Reaktionen antreiben, die in den Bakterienzellen stattfinden. Wußtest du, daß einer dieser Aerobier (Acetobacter aceti) die Umwandlung von Wein in Essig veranlaßt?

Andere Bakterien verwenden nicht den Sauerstoff, sondern verschiedene Mineralverbindungen als Brennstoff. Bei einigen sind es zum Beispiel Nitrate und Sulfate, die sie in Nitrite, Stickstoff oder Schwefelwasserstoff umwandeln, ein Gas, das man leicht an dem scharfen Geruch erkennen kann, der dem fauler Eier ähnelt. Diese Art von Bakterien, die ohne Sauerstoff leben können, bezeichnet man als „Anaerobier“. Einige der Mikroorganismen in den Eingeweiden des Menschen gehören zu dieser Gruppe.

Bestimmte Bakterien verhalten sich wieder anders. In ihrem Fall spielt ein organisches Molekül eine ähnliche Rolle wie der Sauerstoff. Der Prozeß, der sich dadurch ergibt, wird als Gärung bezeichnet.

Die Bakterien kann man eigentlich nicht ganz streng nach diesen Kategorien unterscheiden, denn einige haben zwar nur eine bestimmte Methode der Energieerzeugung, doch andere passen sich ihrer Umgebung an und können einmal aerobisch und ein andermal anaerobisch sein.

In all den vorangegangenen Beispielen wird die Energie durch Veränderung von Stoffen in der Atmosphäre oder der Umgebung gewonnen, in der die Bakterien leben. Aber das ist nicht immer der Fall. Einige Bakterien können in einer gewissen Beziehung mit Pflanzen verglichen werden, denn sie beziehen durch die Photosynthese von der Sonne ihre Energie. Sie verfügen über Farbstoffe, die durch Sonnenlicht eine energiespendende Substanz erzeugen.

Abfallstoffe — gefährlich oder nützlich?

Die Bakterien erzeugen während ihres Wachstums Substanzen, die man oft als Abfallstoffe oder Nebenprodukte des Stoffwechsels betrachten könnte. Zu diesen Abfallstoffen gehören Gifte, die für den Menschen sehr gefährlich sind. Hast du schon einmal von der Krankheit gehört, die man als „Kieferstarre“ bezeichnet? Sie wird durch Tetanusbazillen hervorgerufen, die durch eine Wunde in den Körper eindringen und dann ein Gift erzeugen, das sich im ganzen Körper ausbreitet und das Nervensystem angreift. Die Krankheit verläuft fast immer tödlich.

Ein anderer Bakterientyp (Clostridium botulinum), der bacillus botulinus, der sehr hitzebeständig ist, findet sich manchmal in ungenügend sterilisierten Konserven und Delikatessen. Im Verdauungskanal entlassen diese Bakterien ein starkes Gift, das schließlich das Nervensystem angreift und Lähmung hervorruft. Es ist das stärkste Gift, das man kennt, und ist zwei-Millionen-mal so stark wie Arsen. Es kann schon tödlich sein, wenn man von der verseuchten Nahrung nur einmal kostet. Es ist so giftig, daß die Wissenschaftler glauben, 100 Gramm von dieser Substanz würden genügen, um das gesamte menschliche Leben auf der Erde auszulöschen.

Jetzt kannst du erkennen, warum man sehr vorsichtig sein muß, wenn man Nahrungsmittel selbst einmacht. Man sollte auch jede Dosennahrung, die nicht richtig erhitzt oder sterilisiert worden ist, ohne Zögern wegwerfen. Sei vorsichtig mit jeder Dose, die sich nach außen wölbt oder nach dem Öffnen schlechten Geruch verbreitet, da der bacillus botulinus (anaerobisch) ein Gas bildet.

Glücklicherweise sind nicht alle Bakterien gefährlich. Viele Bakterien, die die Gärung als Energiequelle brauchen, erzeugen Abfallstoffe, die für den Menschen nützlich sind. Wußtest du beispielsweise, daß der charakteristische Geruch der Butter auf die Oxydation eines bakteriellen Nebenprodukts zurückzuführen ist, das sich in einen wohlriechenden Stoff verwandelt?

Zu den vielen guten Dingen, die Gott der Menschheit beschert hat, gehört der „Wein, der das Herz des sterblichen Menschen erfreut“ (Ps. 104:15). Mäßig genossen, ist der Wein ein liebliches und gesundes Getränk. Wußtest du aber, daß der Alkohol im Wein durch einen Pilz erzeugt wird, den man als Saccharomyces cerivisiae bezeichnet? Obwohl das keine Bakterie, sondern ein Pilz ist, handelt es sich um den gleichen Stoffwechselvorgang. Alkohol ist ein Nebenprodukt, das dieser Mikroorganismus erzeugt, indem er den in den Weinbeeren enthaltenen Zucker zerlegt.

Zwei Milchbakterien (Streptococcus thermophilus und Lactobacillus bulgaricus) erzeugen Joghurt, ein durch Gärung entstehendes Milchprodukt, das aus Bulgarien stammt und hauptsächlich in Europa und Nordamerika gegessen wird. Das aus dem Kaukasus stammende kefir und das in Zentralasien übliche koumiss sind Getränke, die bei der Gärung der Milch entstehen, zum einen durch Milchbakterien, zum anderen durch Pilze, die eine alkoholische Gärung bewirken.

Das gleiche trifft auf Käse zu. Milchsäure, ein Nebenprodukt bei der Umwandlung von Zucker, läßt Milch sauer werden und gerinnen. Andere Mikroorganismen, oft Bakterien oder Pilze, erzeugen eine ganze Palette von Abfallstoffen, die den vielen Käsearten ihren charakteristischen Geschmack und Geruch verleihen.

Äußerst fruchtbar

Allgemein gesagt, vermehren sich Bakterien durch Spaltung, was bedeutet, daß zwei Teile entstehen. Eine Bakterie spaltet sich, wenn sie genügend groß geworden ist, und bringt dadurch zwei neue Bakterien hervor, die genauso aufgebaut sind wie die ursprüngliche Zelle. Diese beiden Bakterien spalten sich wiederum usw. Dazwischen liegen regelmäßige Zeitabstände, deren Dauer von Art zu Art sehr verschieden ist und von den Umweltbedingungen abhängt. Zum Beispiel spaltet sich unter normalen Bedingungen die Meeresbakterie Pseudomonas natriegens alle zehn Minuten, wohingegen sich der Tuberkelbazillus (Mycobacterium tuberculosis) nur alle 27 Stunden spaltet.

Um zu veranschaulichen, wie schnell die Vermehrung vor sich geht und welche Folgen das haben kann, wollen wir eine Einzelbakterie mit einem Teilungsintervall von 20 Minuten betrachten und setzen voraus, daß in bezug auf Temperatur, Feuchtigkeit und Nahrungsangebot die richtigen Bedingungen gegeben sind, was bei vielen Bakterien in den menschlichen Eingeweiden der Fall ist. Hast du eine Ahnung, wie viele Bakterien nach 24 Stunden ununterbrochener Vermehrung entstanden sind? Nicht weniger als 47 mal 10²⁰, das ist 47 mit 20 Nullen! Obwohl eine Bakterie nur ungefähr ein halbes milliardstel Milligramm wiegt, hätten diese Bakterien insgesamt ein Gewicht von 2 300 Tonnen. Erstaunlich! Tiefere Temperaturen lähmen fast jedes Bakterienwachstum.

Kein Wunder, daß Nahrungsmittel wie Delikatessen, Milchprodukte und Soßen schnell von Bakterien durchsetzt und ungenießbar werden können, wenn sie nicht kühl lagern. Da sie reich an Nährstoffen sind, bilden sie für Bakterien einen vorzüglichen Nährboden. Eine einzige Bakterie reicht aus, um die ganze Nahrung zu durchsetzen. Die Beschreibung des Apostels Paulus ist sehr eindrucksvoll und treffend: „Ein wenig Sauerteig durchsäuert die ganze Masse“ (Gal. 5:9).

Wenn Nährstoffe fehlen, die Temperatur ungünstig ist oder die Abfallstoffe und Nebenprodukte des Bakterienwachstums nicht beseitigt worden sind, verlangsamt sich der Spaltungsprozeß und hört schließlich auf. Die schwächsten Bakterien sterben ab, während die anderen auf bessere Bedingungen warten. Einige sind gut zum Überleben ausgerüstet, denn sie bilden „Sporen“, die sehr beständig gegen Hitze, Trockenheit, Sonnenlicht und Desinfektionsmittel sind. Die Sporen können sich mehrere Jahre halten, und einige (zum Beispiel die Sporen des bacillus botulinus) können es acht Stunden lang in kochendem Wasser aushalten. Sobald günstige Lebensbedingungen wiederhergestellt sind, beginnt die Spore zu keimen und entwickelt sich zu einer Bakterie, die der ursprünglichen ähnelt, und die Vermehrung setzt wieder ein.

Verwundbarkeit

Da wir nun gesehen haben, wie Bakterien leben und sich vermehren, wollen wir jetzt erfahren, was ihren Tod verursacht.

Mikroorganismen sind gegen viele organische und chemische Wirkstoffe empfindlich. Diese Wirkstoffe werden als bakteriostatisch bezeichnet, wenn sie das Wachstum der Bakterien hemmen, und als bakteriolytisch, wenn sie die Bakterien zerstören.

Die Sonne mit ihren ultravioletten Strahlen ist zweifellos eine der ältesten und wirksamsten bakteriolytischen Kräfte. Die ultravioletten Strahlen verursachen Bakterienmutationen, das heißt, sie verändern die genetische Beschaffenheit, was in den meisten Fällen tödlich endet.

Im allgemeinen sind die Bakterien nicht in der Lage, sich in stark konzentrierte Lösungen (von Zucker oder Salz beispielsweise) zu entwickeln. Unter solchen Bedingungen tritt das Wasser des Mikroorganismus aus der Zellwand in dem Bestreben, die umgebende Lösung zu verdünnen (Osmose). Folglich trocknet die Bakterie ein und hört auf zu wachsen oder stirbt. Das geschieht, wenn man Fleisch oder Fisch einsalzt. Ebenso trägt die hohe Konzentration von Zucker in Fruchtgelees und Marmeladen zur Konservierung bei.

Bei einer Temperatur zwischen 50 und 60 Grad Celsius sind bereits nach einer halben Stunde die meisten Bakterien kampfunfähig, aber die, die Sporen bilden können, machen härtere Maßnahmen erforderlich. Solche Keime können erst durch eine 20minütige Behandlung in einem Dampfsterilisator abgetötet werden. Deshalb wird der Kittel eines Chirurgen und die Schutzdecke des Patienten auf diese Weise sterilisiert.

Bakterien sind auch empfindlich gegen viele chemische Substanzen. Diese Kenntnis ist für viele Gebiete, zum Beispiel für die Lebensmittelkonservierung, nützlich. Die ältesten und bekanntesten chemischen Konservierungsstoffe sind zweifellos Alkohol und Weinessig. Die chemische Industrie hat in letzter Zeit eine große Vielfalt der Produkte geschaffen, die auf Bakterien oder Pilze einwirken und ihr Wachstum verhindern. Einige dieser chemischen Wirkstoffe scheinen harmlos zu sein, doch unglücklicherweise weiß man nicht, welche Nebenwirkungen sie nach längerer Zeit hervorrufen.

Antiseptische Mittel sind ebenfalls chemische Produkte, die den Bakterien schaden. Man kann sie zum Desinfizieren der Haut, der Kleidung oder der Wohnung verwenden. Hausfrauen führen bewußt oder unbewußt einen Kampf gegen Bakterien, wenn sie Desinfektionsmittel im Haushalt verwenden.

Zu den Feinden der Bakterien gehören nicht zuletzt die Antibiotika, die bei richtigem Gebrauch zur Bekämpfung bestimmter Infektionskrankheiten äußerst nützlich sind.

Mehr Nutzen als Schaden

Diese kleine Studie über Leben und Tod der Bakterien zeigt uns, daß solche Mikroorganismen manchmal unsere Todfeinde sein können, doch daß sie viel häufiger unsere wertvollen Verbündeten sind. Es kommt eben darauf an, sie unter Kontrolle zu halten. Ja, die Bakterien sind eine fast unsichtbare, aber wichtige Welt für sich. Sie liefern einen Beitrag zu den unerläßlichen Naturkreisläufen. Leben und Tod der Bakterien sind wirklich von größter Bedeutung für das Gleichgewicht des pflanzlichen und tierischen Lebens auf der Erde. Diese verschwindend kleinen Lebensformen, seien sie groß oder klein, bezeugen somit die Weisheit des Schöpfers aller Dinge.