Mikroorganismen verstehen (1)

Sie sind die ältesten Lebensformen auf der Erde und übertreffen in ihrer Anzahl und Omnipräsenz alle anderen Organismen – die Mikroben. Ihre verschiedenen Formen und Stämme sind sehr gut angepasst an verschiedenste Überlebensbedingungen, zB der Temperatur, Feuchtigkeit, Säure, Salzgehalt, aerob oder anaerob.

Von vielen ist bekannt, dass sie ein symbiotisches Verhältnis zu ihrem „Wirtskörper“ haben. Im Team mit Pflanzen und Tieren erfüllen die Pilze, Bakterien, Algen und Archaeen lebenswichtige Funktionen von Stoffab- und umbau. Dieser Artikel des Max-Planck-Instituts und dieser des Zentrums für Umweltforschung geben hierzu eine Fülle schöner Beispiele wieder. Auch wir Menschen sind gewohnt, von unserer „Darmflora“ zu sprechen mit einem Begriff, der an Garten erinnert.


Funktionen von Mikroben sind:

• Sie zersetzen und recykeln „Biomüll“
• Sie bauen Vitamine auf
• Sie bauen Proteine auf
• Sie setzen Energie frei
• Sie transportieren Substanzen und Gase

Damit sind Mikroben Katalysatoren für Lebensprozesse. [1]

Evolution in schleimiger Matrix

Mikroorganismen wie Bakterien, Algen und Archaeen sind in der Lage, sich einen Lebensraum zu erschaffen! Sie sammeln und produzieren eine schützende und nährende Matrix, innerhalb derer sie kommunizieren und synergistisch agieren. Diese s g Biofilme können nicht nur unter extremeren Konditionen als die Einzelmikroben überleben, sie haben durch ihre Autonomie und Anpassbarkeit sogar Merkmale eines mehrzelligen Organismus! [2][3]

Sie bauen ein Recyklingsystem für Zellbestandteile und Nährstoffe auf, sowie eine Mobilität und Transformationsvermögen durch „Schwärmen“: Bakterien können sich aktiv aus ihrem Biofilm lösen und wieder als Einzelorganismen leben, wobei sie dabei physiologische und morphologische Unterschiede zu den Biofilm-Bewohnern entwickeln. Dies ist ein bestimmender Faktor für die biologische Strukturbildung. Man kann somit sagen, dass es sich hier um einen intelligenten, einen Evolutionsprozess handelt!

Der Mensch kann diese intelligente Bio-Technologie nutzen, wie zB in (Pflanzen-)Kläranlagen, dem Schadstoffabbau und der Katalysation chemischer Prozesse, aber sie stellt ihn auch vor Probleme, wo er sie unterdrücken möchte: bei der chemischen Hygiene, bei ungewünschtem Bewuchs oder Korrosionsprozessen.

Wodurch werden diese Biofilme gesteuert?

Forscher der Universität Wien fanden 2012 ein Gen MFG1 , das über die Steuerung weiterer Gene in allen Pilzen die Möglichkeit zu fadenförmigem Wachstum reguliert, eine Voraussetzung der Biofilmbildung [4][5].
Im bacterium subtilis wurde der Regulator in dem epigenetischen Schalter (epigenetic switch) erkannt, nämlich der Interaktion der Proteine SinR, SinI, SlrA, und SlrR bei der genetischen Transkription des eps operon (Exopolysaccharid). Dieser Schalter entscheidet darüber, ob sich das Bakterium im schwimmfähigen und autonomen Zustand ausprägt, oder im sich vergesellschaftenden Zustand innerhalb des Biofilms [6][7].

Epigenetik bedeutet, dass genetische Informationen, also die Blaupause der Funktionsweise, durch gezielte Mechanismen um das Gen herum aktiviert oder abgeschaltet werden.

Wer sitzt am Schalter?

Da es sich bei diesen epigenetisch bestimmten Ausprägungen als mobile oder „sesshafte“ Mikroben um gezielte, „absichtliche“ Variationen der Lebensform handelt, muss die Antwort lauten: Das Ziel des Überlebens – und zwar das des Ökosystems. Wie das Prinzip des Biofilms als Vergesellschaftung und Symbiose von Einzelorganismen hin zu einem höheren oder flexibler anpassbaren Organismus zeigt, ist die Natur absichtsvoll und selbstregelnd. Das Schaltsignal wird demnach von einer jeweils höheren Ebene oder Perspektive als der der Einzelorganismen gegeben, und die möglichen Auslöser des Schalters werden an diese als epigenetische Muster weitergegeben.

Alles im Ökosystem hat seine Funktion und Dienlichkeit im Gesamtzusammenhang, und jede notwendige Funktion kann nach Möglichkeit in mehreren unabhängigen Varianten ausgeführt werden. Das erhält Anpassungsvermögen und schafft Entwicklungspotenzial.

Was bedeutet das für das menschliche Interesse?

Das Verständnis von intelligenten lebendigen und sich selbst erhaltenden Systemen lädt zur Kooperation ein und zur Abkehr vom rein technischen Denken mit seinen starren Anforderungen. So kann man sich eher fragen, wozu jener Biofilm im besiedelten Umfeld dem Gesamtsystem dient, anstatt ihn daraus eliminieren zu wollen. Mit diesem Verständnis könnte man sich die epigenetischen Signale über deren Ausdruck und Bauweise als Proteine hinaus zu eigen machen, um dann den absichtsvollen Organismus durch eine Veränderung des Umfeldes umzustimmen – eine Veränderung „von der Wurzel her“.

Komplementär dazu kann man mit Hilfe von Mikroorganismen mit bekannt positivem Einfluss auf ihre Umwelt, ein biologisch komplettierendes Angebot am Einsatzort schaffen. Beispiel dafür ist die Nutzung „effektiver Mikroorganismen“, z B die EM von Teruo Higa, Professor für Gartenbau an der Universität Ryūkyū, entdeckte Kombination verschiedener Mikrobenstämme von Milchsäurebakterien, Photosynthesebakterien, Hefen, Aktinomyzeten und fermentaktiven Pilzarten: sowohl aerob als auch anaerob lebende Organismen in Koexistenz [8].

Die funktionsorientierte Wirkungsweise dieser Mikrobenkombination wird in 3 Prinzipien beschrieben:

• das Dominanzprinzip:
  hierbei wird durch regelmäßige Zugabe von EM die Umstimmung der „opportunistischen“ Mikrobenstämme, die normalerweise 80% der Besiedelung ausmachen, von abbauender Aktivität zu aufbauender Aktivität erwirkt.
• das Fermentationsprinzip:
  anaerobe Abbauprozesse können als Fäulnis oder als Rotte ablaufen. Die Fäulnis ist ein unvollständiger Abbau unter Bildung von toxischen Substanzen wie Ammoniak, Waserstoffsulphit oder Methan, während bei der Rotte die besiedelte Materie mit Vitaminen, Antioxydanzien und Enzymen angereichert wird. Während in Biogasanlagen die Fäulnis als Energieproduzent gewünscht ist, hat sie im Hauskompost, in Futtermitteln und im Verdauungstrakt schädliche Effekte.

  Bei der Anwendung von EM, vor allem der Milchsäurebakterien, werden Fäulnisprozesse vermieden und die fermentierte Materie wird als Nähr- und Vitalstoffquelle aufgewertet – so wie bekannt von fermentierten Nahrungsmitteln wie Sauerkraut, Kimchi, Joghurt und Kefir.

• das Antioxydanzprinzip:
  Abbau und Zersetzung von Stoffen geschieht in erster Linie durch die physikalische Redoxreaktion. Bei organischen Stoffwechselvorgängen können als Zwischenprodukte sehr reaktionsfreudige Sauerstoffverbindungen, die s g „freien Radikalen“, entstehen, die zu übergreifenden Milieuveränderungen führen, wenn sie das Puffersystem des Zellorganismus überfordern. Man spricht von „oxydativem Stress“, der eine Anzahl von gewebszerstörenden Prozessen bewirkt.

  EM sind in der Lage, Antioxydanzien zu produzieren, und sollen den freien Radikalen auch mittels einens magnetischen Resonanzfeldes entgegenwirken. Dieser Effekt wurde durch Versuche an Weizenfeldern mit radioaktiver Strahlenbelastung in Weissrussland überprüft und von dem Radiologen Prof Eugeni Konoplya bestätigt. [8]

EM werden zur Wasserreinigung und -belebung, zur Reinigung, in Landwirtschaft und Gartenbau, zur probiotischen Nahrungsergänzung und in der Kosmetik genutzt. In mehrjährigen Studien im Landwirtschaftsbereich konnten Effekte der Schädlingsreduktion, Ertrags- und Qualitätssteigerung, Pflanzengesundheit, Kompostbeschleunigung und Bodenbeschaffenheit bestätigt werden.[8]

Effektive Mikroorganismen sind kein Mysterium, sondern in der Natur vorhandene „eingesammelte“ Lebensformen, die zum Wohl des Menschen und seiner Umgebung eingesetzt werden können. Auch wenn das „Rezept“ der Komposition von EM bislang nicht in englischer oder deutscher Sprache veröffentlicht wurde, so findet man doch Anleitungen, auf welche Weise man entsprechend arbeitende Mikroben selbst einfangen und vermehren kann. [9][10]

In Verständnis und Symbiose mit den Urformen der Natur zu leben –
wie viel einfacher kann das unser Dasein machen?