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Gabriele Berg forscht seit rund 25 Jahren am Mikrobiom von Pflanzen und Menschen © Lunghammer - TU Graz
Gabriele Berg forscht seit rund 25 Jahren am Mikrobiom von Pflanzen und Menschen © Lunghammer - TU Graz

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Mikrobiom: Der winzige Motor unseres Planeten

15.11.2019

Wir tragen rund zwei Kilogramm Mikroorganismen auf und in uns mit durchs Leben. Warum das weniger erschreckend und viel mehr lebensnotwendig ist, erklärt TU Graz-Forscherin Gabriele Berg.

"Am Anfang waren wir ganz überrascht, wer da alles ist!" Gabriele Berg ist heute noch entzückt, wenn sie vom Jahr 2000 erzählt. Zur Jahrtausendwende startete, was sich in den vergangenen 20 Jahren zu einer wahren Schatzkiste für unzählige wissenschaftliche Disziplinen erwiesen hat: Die Forschung rund um das Mikrobiom.

Das Mikrobiom ist eine Gemeinschaft von Mikroorganismen, die in einem bestimmten Habitat bzw. in oder auf lebenden Organismen existieren. Unter anderem auch auf uns Menschen. Zu ihnen gehören Bakterien, Archeen, Pilze, Algen und andere mikroskopisch kleine Lebewesen. "Früher wussten wir, dass Mikroorganismen Krankheiten verursachen", erklärt Gabriele Berg. "Heute wissen wir, dass die Mehrheit unserer kleinsten Mitbewohner für unsere Gesundheit verantwortlich sind."

Mikrobiota - also die einzelnen Mikroben - formen Gemeinschaften mit einer unglaublichen Vielfalt, kommunizieren, teilen sich Aufgaben und steuern so lebenswichtige Vorgänge in unserem Körper und in unserer Umwelt - wie den Kohlenstoff-, Stickstoff und Schwefelkreislauf. Wir tragen sie auf der Haut, in unseren Organen, nehmen sie über unsere Lebensmittel auf und scheiden oder atmen sie wieder aus. Sie wandern durch Abflussleitungen, breiten sich in unserer Atemluft oder in Wasserläufen aus. "Die Mikroorganismen bauen so ein weltweites Netz auf", erklärt Berg. "Deshalb ist es so unglaublich wichtig, dass wir ihre Vielfalt erhalten. Derzeit wird viel über das Artensterben von Insekten oder Pflanzen berichtet, das extreme Dimensionen angenommen hat. Bei den Mikroorganismen beginnen wir erst die Diversität und Funktion zu verstehen. Aber wenn bestimmte Arten von Mikroorganismen aussterben, dann wir das unser Planet nicht überleben."

Darminfekte und Partnerwahl

Einen großen Einfluss auf unser Leben haben zum Beispiel die Darmbakterien, die für eine ausgewogene Darmflora und somit für das reibungslose Funktionieren unserer Verdauung sorgen. Ist das Mikrobiom durch etwa einen Infekt aus der Balance geraten, dann kann das für uns Menschen ungute Folgen haben. "Wir alle wissen, wie elend sich ein Darminfekt anfühlt", erklärt Berg. Neu ist aber, dass die Mikroorganismen im Darm auch Auswirkungen auf unsere Psyche haben. "Die Forschung konnte einen Zusammenhang zwischen mentalen Krankheiten wie Depressionen und einem verarmten Darmmikrobiom herstellen", erklärt Berg. "Zum Beispiel werden 80 Prozent des Serotonins in unserem Darm gebildet. Aber wir stehen da noch ganz am Anfang - das System ist sehr komplex."

Aber nicht nur auf unsere Gesundheit hat das Mikrobiom einen direkten Einfluss. Es beeinflusst auch unsere Partnerwahl. "Die Mikroorganismen sind für unseren Körpergeruch verantwortlich. Und die wiederum werden von unserem Immunsystem gesteuert", erklärt die Forscherin. Wie wir riechen sagt also viel über unser eigenes Immunsystem aus. Damit unsere Nachkommen mit den besten Überlebenschancen zur Welt kommen, wollen wir sie mit einem robusten Immunsystem ausstatten. Und das wiederrum entsteht, wenn wir ihnen ein möglichst vielfältiges Mikrobiom mitgeben. "Wir suchen uns zur Fortpflanzung also unterbewusst keine besonders schöne, intelligente oder starke Person aus. Sondern die Person, die wir am besten riechen können."

Hygiene - was ist angebracht?

Wenn die winzig kleinen Lebewesen also so sehr unser Leben beeinflussen, wie können wir sicherstellen, dass sie (und damit wir selbst) gesund und leistungsfähig bleiben?

Die für uns wichtigen Mikroorganismen bekommen wir schon bei der Geburt im Geburtskanal von unserer Mutter mitgegeben. Im Laufe unseres Lebens kommen immer weitere Mikroorganismen hinzu: Solche, die wir mit unserer Nahrung aufnehmen, aber auch solche, die wir aus unserer Umgebung bekommen. "Zum Beispiel haben Forschende festgestellt, dass es wesentliche Unterschiede im Mikrobiom von Kindern gibt, die auf einem Bauernhof aufgewachsen sind und solchen, die in einer urbanen Umgebung groß werden. In Städten haben wir mittlerweile ein sehr verarmtes Mikrobiom." Die Hinweise, dass diese Verarmung mit häufigen Zivilisationskrankheiten wie Asthma, Reizdarm oder Allergien zusammenhängt, häufen sich.

"Wir wissen heute, dass wir durch Hygienemaßnahmen wahrscheinlich bereits einige Arten von Mikroorganismen ausgerottet haben", sagt Gabriele Berg. "Hygiene ist in einem Umfeld wichtig, das steril sein muss. Zum Beispiel in einem Operationssaal. Aber wir sterilisieren mittlerweile auch unsere Lebensmittel. Und das ist weniger gut."

An diesem Punkt setzen auch Gabriele Berg und ihre Mitarbeitenden am Institut für Umweltbiotechnologie an. "Meine Vision ist es, an einem gesunden Lebensmittelmikrobiom zu forschen. Eine gesunde Nahrung ist die beste Prophylaxe", erklärt Berg. Das Forschungsteam will Landwirten und der Lebensmittelindustrie Werkzeug liefern, mit denen sie gesunde Nahrungsmittel produzieren können.

Das derzeit beliebteste Forschungsobst am Institut ist der Apfel. Gerade eben ist ein viel beachtetes Forschungsprojekt zu Ende gegangen, dass sich mit dem Mikrobiom der frischen Herbstfrucht beschäftigt hat. Hier geht es zu der Arbeit. Im kommenden Jahr starten auch zwei neue, von der EU geförderte Projekte, die sich wieder mit dem Apfel beschäftigen. Im ersten geht es um Apfelplantagen und darum, wie man Pestizide reduzieren und sie durch biologische Alternativen ersetzen kann. Im zweiten Projekt erforscht das Team, bereichert um den Marie Sklodowska-Curie-Stipendiaten Ahmed Abdelfattah, wie das vielfältige Kernmikrobiom des Apfels, das erst im vergangenen Jahr entdeckt wurde, eigentlich in den Apfel hinein kommt. Dazu untersuchen die Forschenden die Frucht von der Blüte bis zur Lagerung das ganze Jahr über.

Die Zukunft ist klein. Winzig klein.

Was wird da in Zukunft noch alles auf uns zukommen? "Vor allem viele Fragen", schmunzelt Gabriele Berg. "Wir werden wohl unseren Umgang mit dem Mikrobiom überdenken müssen. Sterilität und Desinfektion hinterfragen." Und ergänzt: "Die Vielfalt in dieser winzigen Welt ist faszinierend. Wir hätten uns früher nie denken können, wer da alles auf uns wartet."

Von Birgit Baustädter

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Information

Mit ihrem Team entwickelte Gabriele Berg auch ein neue biologische Methode, um Äpfel besser lagern zu können. Den Artikel lesen Sie unter Lebensmittelverluste nach der Ernte minimieren.

Kontakt

Gabriele BERG
Univ.-Prof. Dipl.-Biol. Dr.rer.nat.
Institut für Umweltbiotechnologie
Petersgasse 10-12
8010 Graz
Tel.: +43 316 873 8310
gabriele.berg@tugraz.at
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