Milliarden von winzigen Freunden

Graz. Größe ist eben nicht alles, weiß Christine Moissl-Eichinger. Die Biologin widmet sich dem Leben im Kleinen. Genauer gesagt, im winzig Kleinen. "Leben, wie wir es kennen, besteht aus abgeschlossenen, vermehrungsfähigen Einheiten", erklärt sie: "Die einfachste Lebenseinheit ist die Mikrobe." Und diese Kleinstlebewesen, die das freie Auge nicht einmal sehen kann, sind ganz schön mächtig.

Mikroben standen am Anfang der Evolution. Sie bevölkern die Umwelt, alle Pflanzen und Tiere und den menschlichen Körper. "Ohne sie könnten wir nicht überleben", sagt Moissl-Eichinger, und öffnet damit ein Tor zu einer geheimnisvollen, unendlich komplexen Welt im Nanomillimeter-Bereich, die massive Auswirkungen auf größere Systeme hat.

Das Mikrobiom ist die Gesamtheit aller Mikroorganismen im Körper. Sie machen 90 Prozent unserer Zellen aus, zwei Kilo davon wohnen allein im Darm. Auf der Haut jedes Einzelnen leben so viele davon wie Menschen auf der Erde. Sie bevölkern uns in 10.000 verschiedenen Arten. Über das Mikrobiom können Personen ihren Familien zugeordnet werden. Man könnte sagen, jeder Mensch, jede Familie, jede Gruppe bewegt sich in einer eigenen "Mikrobiom-Wolke". Dieses Biotop ist wie ein Fingerabdruck. Es könnte sogar kriminaltechnisch relevant sein bei der Spurensicherung am Tatort.

Der Jo-Jo-Effekt bei Diäten

Christine Moissl-Eichinger erforscht die grundlegenden Funktionen dieser lebenserhaltenden Organismen. In ihrem Labor an der Medizinuniversität Graz stehen hunderte Becher mit Mikroben-Kulturen. Es gibt Archaeen, die auf trockener Haut leben, oder Aneuroben, die Sauerstoff ablehnen und ihre Wirkung im Dickdarm entfalten. Die in Bayern geborene Forscherin und ihre Kollegen sind im Rahmen des Forschungsverbunds Bio Tech Med der Medizinuni, der Technischen Universität und der Karl Franzens-Universität Graz für Leuchtturmprojekte im Gesundheitsbereich tätig.

Wie kommt der Mensch zu seinen Milliarden einzelliger Freunde? "Schon Babys im Mutterleib haben in der Plazenta Kontakt zu einem kleinen Spektrum von Bakterien, mit denen sie ihr Immunsystem vorbereiten. ‚Geimpft‘ für die Welt werden sie dann während der Geburt durch die Milchsäurebakterien in der Vagina auf dem Weg nach draußen", erklärt die Forscherin: "Kinder, die hingegen mit Kaiserschnitt geboren werden, können Anpassungsstörungen an die Muttermilch haben, weil sie das nötige Mikrobiom nicht bei der Geburt aufgenommen haben und es erst aufbauen müssen."

Bis zum Alter von drei Jahren nehmen Kinder fast alles in den Mund. Mikrobiomforschern zufolge tun sie dies nicht nur, um sich mit der Welt anzufreunden, sondern die Evolution gibt dieses Verhalten vor. Kinder sind demnach darauf programmiert, ihr Immunsystem zu trainieren, indem sie Mikroben aufsuchen. "Das mag auch der Grund sein, warum Kinder, die auf Bauernhöfen aufwachsen, weniger Allergien entwickeln", sagt Moissl-Eichinger. Ab drei sei das Mikrobiom mehr oder weniger komplett. Bei älteren Generationen wiederum verliert es an Diversität. Laut den Forschern könnte das daran liegen, dass Menschen im Alter alleine leben, mit weniger Austausch über Köperkontakt oder Luftpartikel.

Mikroben können dem Körper sogar für immer verloren gehen. US-Forscher haben Mäuse auf eine Diät mit einem hohen Anteil von Fetten und Kohlehydraten gesetzt, die sich an nordamerikanischen Essgewohnheiten orientierte. Bereits den Mäusen in der vierten Generation fehlten Mikroben, die in der ersten Generation noch da waren. Selbst nach einer Umstellung der Ernährung konnten nicht mehr aufgenommen werden. "Man vermutet, dass dadurch Körperfunktionen verloren gehen und dies mit der Entwicklung von Krankheiten wie Diabetes Typ 2 zusammenhängt", sagt Moissl-Eichinger.

Die Entdeckung könnte auch den Jo-Jo-Effekt bei der Gewichtsabnahme erklären. Forscher um Kevin Hall vom Nationalen Institut für Diabetesforschung der USA gaben diese Woche bekannt, wie stark sich der Metabolismus nach einer Abmagerungskur verlangsamt. Demnach müssen ehemals stark übergewichtige Menschen um bis zu 800 Kalorien weniger zu sich nehmen als andere Menschen ihrer Körpergröße, um ihr Gewicht halten zu können: Der Rest wird zu Fett. "Die metabiolische Veränderung hat ziemlich sicher etwas mit dem Mikrobiom zu tun", konstatiert die Grazer Biologin: "Wir wissen nicht, wie der Prozess abläuft, aber wenn Mikroben durch die falsche Ernährung getötet werden, fehlen auch metabolisch wirksame Substanzen, die sie herstellen, und die eine regulatorische Funktion haben."

Vielfalt macht gesund

Fest steht: Je mehr verschiedene Mikroben wir in uns tragen, desto größer sind die Chancen, gesund zu bleiben. Das gilt nicht nur im Körper, sondern auch im Raum. Schon nach einer Nacht in einem neuen Hotelzimmer hat jeder Hotelgast das Mikrobiom seines Vorgängers durch sein eigenes ersetzt. Die Grazer Forscher untersuchen, wie sich Bakterien an sterile Bedingungen anpassen. Wie sich zeigt, sind Intensivstationen in Krankenhäusern zu steril. "Krankenhauskeime können sich nur so deswegen hartnäckig halten, weil das normale Mikrobiom sie nicht bekämpfen kann."

Da sterile Hygiene tödlich sein kann, sind auch Raumkapseln nicht frei von Keimen. "Es ist wie ein Wohnzimmer, nur mit extremeren Bedingungen", sagt Moissl-Eichinger. Etwa dürfen sich keine Pilze verbreiten. Das Grazer Team arbeitet in der Qualitätskontrolle für die unbemannte Mars-Mission "Exo Mars", damit das Raumschiff möglichst wenig kontaminiert auf dem Roten Planeten ankommt. 100 Prozent Kontaminationsfreiheit sie allerdings Utopie, "schon allein weil der Mensch die sterilen Teile zusammenbaut. Und überall, wo der Mensch ist, sind auch Mikroben", so Moissl-Eichinger.