Mikroorganismen sind die Grundlage allen Lebens; sie waren nicht nur die ersten, sondern auch für die längste Zeit der Erdgeschichte die einzigen Lebewesen und schufen durch ihre Sauerstoffproduktion überhaupt erst die Voraussetzung für die Entstehung von Pflanzen und Tieren.
Mikroorganismen schufen überhaupt erst die Voraussetzung für die Entstehung von Pflanzen und Tieren.
“Vor dreieinhalb Milliarden Jahren war die Erde ein unwirtlicher Ort, eingepackt in einen zwei Meter dicken Eisenmantel”, erzählt Christoph Fischer, Experte für Mikroorganismen in seinem einstündigen Vortrag der Stiftung Lebensraum. Damals haben Bakterien, Pilze und nach und nach andere Kleinstlebewesen ein Milieu geschaffen, in dem sich dann weitere Lebensformen entwickeln konnten.
Und genau das tun Mikroorganismen auch heute, wenn wir sie denn lassen und sie dabei unterstützen, im wahrsten Sinne ein gastfreundliches Klima zu schaffen.
Mikroorganismen übertreffen zahlen- und massenmäßig alle anderen Lebewesen bei weitem, sie stellen mit 70 Prozent den größten Anteil an lebender Materie (Biomasse) dar.
Mikroorganismen übertreffen zahlen- und massenmäßig alle anderen Lebewesen bei weitem.
Dabei besiedeln sie praktisch jeden Punkt auf der Erdoberfläche und auch Pflanzen, Tiere und Menschen und schaffen dabei die notwendigen Bedingungen für den Fortbestand des Lebens. So werden die meisten chemischen Reaktionen auf unserem Planeten natürlicherweise durch Mikroorganismen ausgelöst.
Die Leistungen von Mikroorganismen prägen die Stoffkreisläufe in Seen und Ozeanen und ermöglichen das Leben von Pflanzen und Tieren. Selbst mehrere hundert Meter unter dem Meeresboden oder in heißen Tiefseequellen gibt es noch bakterielles Leben.
Weil Bakterien eher als Krankheitserreger bekannt sind, haben sie einen schlechten Ruf. Dabei sind die biochemischen Leistungen der Mikroorganismen von globaler Bedeutung z.B. für unser Klima oder für die Selbstreinigung der Meere und für uns alle lebenswichtig.
Die biochemischen Leistungen der Mikroorganismen sind für unsere Umwelt und für uns alle lebenswichtig
-Sie sind unersetzlich für die Nahrungskette aller Lebewesen:
Bis auf einige chemoautotrophe Bakterien sind alle anderen Lebewesen heterotroph, d.h. sie müssen organische Substanzen aufnehmen, um Energie und lebenswichtige Eiweißverbindungen, Fette und Kohlenhydrate für ihren Substanzaufbau und die Aufrechterhaltung ihrer Lebensfunktionen zu gewinnen. Cyanobakterien sind als autotrophe Organismen in der Lage, die Energie des Sonnenlichtes zu nutzen und aus anorganischen Substanzen Kohlenstoffdioxid, Wasser und Mineralsalze) photosynthetisch organische Substanz selbst aufzubauen. Konsumenten dieser organischen Substanzen sind Pflanzenfresser und Fleischfresser, die direkt oder indirekt von der pflanzlichen Produktion abhängig sind – ohne Bakterien gäbe es keinerlei Nahrung für uns alle.
-Mikroorganismen sind im allgemeinen Stoffkreislauf wichtig:
Einerseits bilden sie als Produzenten (z. B. Mikroalgen) die Grundlage vieler Nahrungsketten, andererseits bauen sie als Zersetzer (Destruenten) organische Materie zu anorganischen Stoffen ab. -Mikroorganismen, d.h. Bakterien und niedere Pilze, erfüllen in allen Lebensräumen dieFunktion der Mineralisation, d.h. des Abbaus organischer Substanz und der Rückführung mineralischer Nährstoffe in Formen, die den grünen Pflanzen die Neusynthese von Biomasse erlauben.
-Mikroorganismen sind entscheidende Katalysatoren vieler global wichtiger biogeochemischer Kreisläufe.
-Mikroben haben gewaltige Auswirkungen auf die Gestaltung der Erdoberfläche und der globalen Stoffkreisläufe
-Mikroorganismen treiben die für das Leben auf unserem Planeten wichtigen geochemischen Stoffumsetzungen an und beeinflussen auch das globale Klima. Die mikrobielle Verstoffwechselung kritischer chemischer Elemente wie Kohlenstoff oder Stickstoff trägt dazu bei, die Erde bewohnbar für alle anderen Lebewesen zu halten. Mikroorganismen erzeugen mindestens die Hälfte des elementaren Sauerstoffs (O2) des Planeten.
Mikroorganismen erzeugen mindestens die Hälfte des elementaren Sauerstoffs (O2) des Planeten.
-Die Vielzahl der von Bakterien hergestellten Proteine (Eiweißmoleküle) ermöglicht sämtliche chemischen Reaktionen, die für Leben und Leistungen der Organismen erforderlich sind
– Mikroorganismen ermöglichen die Entwicklung neuer Eigenschaften, Anpassungen an veränderte Lebensbedingungen und Evolution überhaupt
– Mikroorganismen aus dem tiefen Ozean besitzen die Fähigkeit, Infektionen zu heilen, Knochen zu flicken oder Plastikmüll zu zersetzen.
Einige Bakterien können Kunststoff zersetzen
– Mikroorganismen sind in der Lage, Erdöl abzubauen und Kunststoff zu zersetzen und helfen so bei der Reinigung der Meere
-In der Lebensmittelindustrie werden Mikroorganismen zur Produktion von bestimmten Nahrungsmitteln verwendet.
-In der Biotechnologie dienen sie als Produzenten von Arzneimitteln (z. B. Antibiotika und Insulin) oder technisch nutzbaren Stoffen.
-Mikroorganismen werden auch bei der Schädlingsbekämpfung als Alternative zu giftigen chemischen Mitteln eingesetzt.
Mikroorganismen weisen eine extreme Vielfalt auf und sind enorm anpassungsfähig
Mikroorganismen weisen eine extreme Vielfalt auf. Sie sind enorm anpassungsfähig und haben im Laufe der Jahrtausende sehr ausdifferenzierte Überlebensmechanismen entwickelt. Sie halten hohen Druck aus, können unter extremen Temperaturen überleben und kommen in Gewässern mit unterschiedlichsten pH-Werten und Salzgehalten vor. Das macht ihre Enzyme so vielseitig. Im Laufe der vergangenen vier Milliarden Jahre sind
Mikroorganismen mit so ungefähr allem fertig geworden, was sie bedroht. Ihre Enzyme haben also viel Erfahrung damit, verschiedenste Substanzen und auch Gifte zu spalten und Nahrung zu zerkleinern.
Enzyme spalten grosse Nahrungsmoleküle in Stückchen auf und helfen dem Körper dabei,sie zu verdauen. Gleichzeitig entfernen sie Abfallstoffe aus dem Organismus und halten das Immunsystem von Menschen, Mikroorganismen und Tieren gesund.
-Ein Beispiel: Greifen Bakterien das Immunsystem des Menschen an, helfen andere Bakterien auf und in unserem Körper dabei, die unerwünschten Bakterien abzutöten. Dazu stellen sie auch Antibiotika her. Pharmafirmen begannen in den Dreissigerjahren, diese Wirkstoffe künstlich herzustellen und retteten damit viele Menschenleben.
In Zukunft könnte die biotechnologische Nutzung in verschiedenen Bereichen eine noch größere Rolle spielen, etwa bei der Energiegewinnung oder beim biologischen Abbau von Abfall und Schadstoffen. Ein bekanntes Beispiel sind Ölverschmutzungen auf dem Meer:
Wenn bei Havarien von Tankern Erdöl oder Erdölprodukte austreten, „fressen“ spezielle Mikroben die als „Teppich“ auf dem Meer schwimmenden Schadstoffe auf.
Geschichte der Mikroorganismen
Mikroorganismen traten als erste Organismen auf der Erde vor etwa 3,8 Milliarden Jahren auf, Vielzeller entwickelten sich erst vor etwa 600 Millionen Jahren im Neoproterozoikum und die ersten „modernen“ Menschen (Homo sapiens) erschienen sogar erst vor etwa 130.000
Jahren.
Der einfache Bauplan ermöglicht den Mikroorganismen unter anderem eine schnelle Reproduktion – ein Standard-Darmbakterium verdoppelt sich unter optimalen Bedingungen alle 20 Minuten. Er ist auch die Voraussetzung für die Anpassungsfähigkeit der Mikroorganismen an verschiedene Umweltbedingungen oder Wirtsorganismen und für die große Artenvielfalt.
Ein Standard-Darmbakterium verdoppelt sich unter optimalen Bedingungen alle 20 Minuten
Die Zahl der Arten kann nur geschätzt werden, sie könnte mehrere Milliarden betragen. Nur ein sehr kleiner Anteil dieser Arten wurde bislang entdeckt und klassifiziert. In einem Liter Meerwasser können mehr als 20.000 unterschiedliche Arten von Mikroorganismen leben, in
den Ozeanen insgesamt sogar bis zu zehn Millionen Arten.
Die Zahl der Mikroorganismen (vor allem Bakterien), die auf und im menschlichen Körper existieren, ist etwa 10- bis 100-mal höher als die Zahl der Zellen, aus denen ein Mensch besteht: Etwa 1 Billiarde (1015) Mikroorganismen stehen 10–100 Billionen (1013–1014) menschlichen Zellen gegenüber. Dies entspricht einer Gesamtmasse von 0,5 bis 1 kg Mikroorganismen. Die individuelle Besiedelungsgeschichte setzt bereits während der Geburt ein. Nach und nach gestaltet sich dieses Mikrobiom unter Einfluss von Umgebung und Genen individuell um.
Auf und im menschlichen Körper lebt eine Gesamtmasse von 0,5 bis 1 kg Mikroorganismen.
Zahlreiche Stämme von Mikroorganismen leben zum Beispiel auf der Haut, im Mund, in der Nase und im Darm. Dabei unterscheiden sich bereits die Stämme in der Armbeuge erheblich von denen auf der Unterarmhaut. Jeweils in derselben Region haben gesunde Menschen aber nahezu den gleichen Besatz von Mikroorganismen.
Im Magen-Darm-Trakt bilden sie die Darmflora und produzieren Vitamine (Biotin, Folsäure und Vitamin K), stärken das Immunsystem und verhindern die Ansiedlung und Ausbreitung von pathogenen Bakterien und Pilzen. Menschlicher Kot enthält etwa 100 Milliarden Mikroorganismen je Gramm. Die Schleimhäute des Darms verhindern das Eindringen der Bakterien in den Körper. Bald nach dem Tod wird der Körper von den eigenen Darmmikroorganismen zersetzt.
Milchsäurebakterien sorgen für ein saures Milieu (pH 3,8–4,5) in der Vagina und verhindern so bakterielle Infektionen. Die meisten Mikroorganismen verursachen keine Krankheiten. Nur ein kleiner Anteil der Mikroorganismen ist pathogen, d. h. diese Organismen verursachen Krankheiten bei Menschen oder Tieren (siehe Medizinische Mikrobiologie) oder bei Pflanzen (siehe Phytopathologie).
