Vielseitiger Bacillus

Mikrobe des Jahres 2023

Die Mikrobe des Jahres 2023 kann man auch in der Apotheke kaufen. Bacillus subtilis gilt als gesundheitsfördernd und ist daher als Probiotikum im Handel. Als Nahrungsbestandteil ist die Mikrobe in Asien schon lange bekannt. In der Tierhaltung wird dieses Bakterium als Antibiotika-Alternative eingesetzt. Zudem produziert Bacillus subtilis Vitamine und Enzyme im industriellen Maßstab, etwa für Waschmittel. Und er heilt sogar Risse im Beton. Dieses mikrobielle Multitalent wählte die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) zur Mikrobe dieses Jahres.

Bacillus subtilis (hier 1.000fach vergrößert) bildet unterschiedliche Lebensformen. Die meisten Zellen exprimieren die Gene für Beweglichkeit (blau), nur ein kleiner Teil die Gene für die Biofilmbildung (gelb), manche keins dieser Gene (schwarz). © Diethmaier, Stülke et al, Göttingen

Wer an einer Autobahnraststätte eine Toilettenpause einlegt, profitiert vom segensreichen Wirken von Bacillus subtilis. Denn diese harmlosen Bakterien bilden Dauerformen (Sporen), die sich leicht dem Spülwasser beisetzen lassen, wo sie unter guten Bedingungen schnell auskeimen und sich rasant vermehren. So verdrängen sie andere, meist langsamer wachsende Mikroorganismen und sorgen für hygienische Verhältnisse. Enzyme aus Bacillus subtilis kommen beim Wäschewaschen zum Einsatz: Amylasen, Proteasen, Lipasen aus Bacillus-Stämmen bauen die wichtigsten Verschmutzungen ab, nämlich Stärke, Eiweiße und Fette – und dies bei niedrigen Temperaturen, was Energie beim Waschen spart. Auch in der Ernährung spielt die Mikrobe des Jahres 2023 eine Rolle: Viele Menschen in Asien „vergären“ Sojabohnen mit Hilfe von Bacillus subtilis zu Nahrungsmitteln, die reich an Mineralien und Vitaminen sind und eine gesundheitsfördernde Wirkung haben, beispielsweise das japanische Natto. Bacillus subtilis wird auch als Probiotikum eingesetzt, also als Mikroorganismus mit gesundheitlicher Wirkung. Die Sporenbildung trägt zu dieser Nutzung bei: Die Sporen überleben eine Hitzebehandlung (wie sie z.B. bei Tierfutter erfolgt) und die saure Umgebung in Magen und Dünndarm. Im Körper hemmen sie Krankheitserreger, stärken die Darmbarriere und das Immunsystem.

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Gesundheitsfördernd
Weil Bacillus subtilis robust ist und schnell wächst und organische Substrate effizient umsetzen kann, wird er für die biotechnologische Produktion genutzt. So stellt Bacillus subtilis Vitamin B2 (Riboflavin) her sowie Pantothensäure (Vitamin B5) und g-Polyglutaminsäure - als Verdicker, Befeuchter oder Gefrierschutzmittel in der Nahrungsmittel- und Kosmetikindustrie.

Bacillus subtilis kann auch die Verwendung von Antibiotika in der Tierhaltung verringern: Ein Bacillus-basiertes Probiotikum verhindert einen in der Geflügelhaltung häufigen Darminfekt. Die Bakterien stärken zudem das Wachstum von Pflanzen, schützen sie vor Krankheitserregern und helfen, Nährstoffe aus dem Boden aufzunehmen. Außerdem bildet Bacillus subtilis komplexe und robuste Biofilme - Zusammenschlüsse von Zellen, Zuckern und Proteinen, mit denen sie sich an Oberflächen heften können. Einen interessanten Einsatz von Bacillus-subtilis-Biofilmen könnte die Anwendung bei der Alzheimer-Krankheit sein: Im Tiermodell schützen die Biofilme die Nervenzellen.

Bacillus subtilis kann Biofilme mit vielfältigen Strukturen bilden. © Grüppen, Pelzer et al, Halle Westfalen

Risse im Beton heilen
Auch in der Bauwirtschaft hilft Bacillus subtilis. Im Alterungsprozess des Betons entstehen kleine Risse; Mikroben können diese Risse schließen, indem sie Carbonat im Beton bilden. So werden Sporen von Bacillus subtilis werden zur „Selbstheilung“ von Beton eingesetzt: Das durch Risse eindringende Wasser lässt die Sporen auswachsen, die dann Carbonat bilden, wodurch die Spalten geschlossen werden.

Das Genom von Bacillus subtilis ist sehr gut dokumentiert. Es wurde künstlich auf einen „MiniBacillus“ reduziert, um zu verstehen, welche Mindest-Komponenten für zelluläres Leben benötigt werden. Dies ist auch hilfreich für biotechnologische Anwendungen, um gezielt mikrobielle Produkte möglichst rein zu produzieren. Schon jetzt ist Bacillus subtilis in vielen Industriezweigen unverzichtbar, und weitere Innovationen sind zu erwarten.

Zur Benennung einer „Mikrobe des Jahres“
Die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) wählt seit zehn Jahren eine „Mikrobe des Jahres“ aus, um auf die Vielfalt der mikrobiologischen Welt aufmerksam zu machen. Die Mikrobe des Jahres zeigt die bedeutsame Rolle der Mikroorganismen für die Ökologie, Gesundheit, Ernährung und Wirtschaft.

Quelle: VAAM

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