Unser Planet Erde ist ungefähr 4,5 Milliarden Jahre alt. Erste Hinweise für mikrobielles Leben finden sich in 3,86 Milliarden Jahre alten Gesteinen. Mikroben waren sozusagen die ersten Bewohner der Erde.
Bakterienzellen sind 10-mal kleiner als menschliche Zellen. Sie haben alle möglichen Formen: Sie können rund, lang, gekringelt sein, haben einen Schweif, Haare und Sex-Pili, einen Fortsatz, um sich miteinander zu verbinden und genetische Informationen auszutauschen.
Können Bakterien Sex haben?
Ja, Bakterien können Sex haben
Sie verbinden sich miteinander und tauschen genetische Informationen aus - dies ist auch der Weg, wie Bakterien Antibiotikaresistenzen verbreiten. Sie können schwimmen, an Oberflächen haften und riesige Städte bauen. Bakterien sprechen auch miteinander über bestimmte chemische Moleküle und erzählen ihren Artgenossen, wie viel Nährstoffe übrig sind oder ob ein Feind in der Nähe lauert. Sie lehren unserem Immunsystem, ruhig zu bleiben, wenn nur gute Bakterien vorhanden sind. Sie kämpfen aber auch Seite an Seite mit unserem Immunsystem gegen die pathogenen Bakterien, indem sie antibakterielle Peptide freisetzen und unsere Körperfläche besetzen, so dass pathogene Bakterien nicht kolonisieren können.
Bakterien produzieren Vitamine für uns
Sie sind unsere persönlichen Kraftwerke: 30% der Kalorien, die wir aus Lebensmitteln verarbeiten, werden von den Bakterien in unserem Darm verarbeitet. Außerdem produzieren Bakterien Vitamine für uns, zum Beispiel Vitamin K..
Wie schaffen sie es, all diese Dinge zu tun?
Nun, das Geheimnis ist die große Vielfalt der Bakterien. Sie alle kommen zusammen, jede Spezies mit ihrem spezifischen Werkzeug, den Genen. In der Summe verfügen sie über 150 x mehr Gene als der menschliche Körper hat.
Im Gegensatz zu unseren eukaryotischen Zellen (menschliche Zellen, tierische Zellen, etc.) haben Bakterienzellen keine Zellorganellen oder einen Zellkern. Alles in der Bakterienzelle befindet sich in nur einem Kompartiment, dem Zytoplasma.
So können Bakterien aus der Nähe betrachtet werden:
Dr. Hans Christian Gram entwickelte die Gram-Färbung
Die bakterielle Zellwand ist ein sehr wichtiges Klassifizierungsmerkmal von Bakterien. Im Jahre 1884 wollte der dänische Arzt Hans Christian Gram, während er in einem Krankenhaus in Berlin arbeitete, bestimmte Bakterien markieren. Da bakterielle Infektionen jedes Jahr Tausende von Menschen töteten, hatte er gehofft, die Bakterien zu identifizieren, die die Infektionen verursachten. Er entschied sich daher, sie mit einem Farbstoff zu markieren. Zu seiner großen Überraschung konnten viele Bakterien nicht gefärbt werden, während andere es konnten. Dr. Gram tauchte tiefer in die Materie ein und entdeckte, dass es Bakterien mit einer starren, dicken Zellwand und einem höheren inneren Zelldruck - gram-positive Bakterien - gibt. Gram-negative Bakterien haben eine dünnere Zellwand, aber eine zusätzliche schützende äußere Membran. Die letztere Gruppe konnte nicht durch den Farbstoff markiert werden, daher nennen wir sie jetzt Gram-negativ, weil sie nicht auf die von Dr. Christian Gram erfundene Markierungsmethode reagieren. Seine Methode ist heute das wichtigste Klassifizierungsinstrument der Mikrobiologie. Zufälligerweise sind gerade diese gram-negativen gegen Antibiotika am widerstandsfähigsten - sie besitzen eine natürliche Antibiotikaresistenz. Vielleicht hast du schon einige Namen dieser Gruppen gehört, zum Beispiel E. coli, Pseudomonas, Acinetobacter und Salmonella. Die gram-positiven haben auch recht prominente Mitglieder, wie MRSA. Obwohl sie nur einen winzigen Anteil an der großen Vielfalt von Bakterien einnehmen, sind die schlechten, krankmachenden Bakterien die berühmtesten.
Die gigantische genetische Vielfalt von Bakterien spiegelt sich in einer ebenso gigantischen metabolischen Vielfalt wider. Jede Bakterienart ist auf die Verwertung von Nährstoffen aus ihrer Umwelt spezialisiert. Während eine Spezies glücklich in einem bestimmten Ökosystem lebt, können die anderen Arten nicht überleben, weil sie die verfügbaren Nährstoffe an dieser Stelle nicht nutzen können.
Bakterien können Photosynthese, Fermentation, aerobe und anaerobe Atmung, Denitrifikation, Methanogenese... betreiben; Sie verwenden Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Eisen, Zucker ...
Diese breite Palette von Stoffwechselwegen ist durch unterschiedlichste Enzyme möglich, die von verschiedenen Genen kodiert werden. Diese Enzyme sind nicht nur Werkzeuge für die Bakterien, sie sind auch wichtig für ihre Umwelt und für uns!
Während die Bakterien die Nährstoffe abbauen, die für ihr eigenes Überleben notwendig sind, werden die freigesetzten Nebenprodukte vom Wirt verwendet: dir und mir!
