Milliarden von Mikroorganismen leben auf und in unserem Körper, das wisst ihr wahrscheinlich. Das können Bakterien sein, es können Viren sein oder auch Pilze zum Beispiel. Logischerweise bleiben die auch nicht nur bei uns, denn wenn wir in Kontakt treten mit anderen Menschen, zum Beispiel mit Haustieren, mit Pflanzen, auch mit Nahrungsmitteln, allgemein halt mit unserer Umwelt, dann tauschen wir diese Mikroorganismen andauernd aus mit allem, was uns so begegnet.
Und wir beginnen gerade erst zu verstehen, wie wichtig das in Zukunft werden könnte und warum. Darum geht es heute bei uns hier im Spektrum Podcast. Mein Name ist Max Zimmer, schön, dass ihr dabei seid. Spektrum der Wissenschaft, der Podcast von detektor.fm.
Mikrobiom und seine Bedeutung
Was haben unser Darm, ein Ackerboden, ein Huhn im Stall und ein Wald miteinander zu tun? Auf den ersten Blick vielleicht nicht so viel, aber wenn man genauer hinschaut, dann gibt es eine Verbindung, die wir mit bloßem Auge nicht sehen können. Überall dort tummeln sich massenhaft Mikroorganismen. Das sind Bakterien, Viren, Pilze und andere Mikroben, die leben überall auf Pflanzen, in Böden, in Tieren und natürlich auch auf und in uns Menschen selbst.
Und unser Körper, der ist dabei nicht einfach nur ein einzelnes Lebewesen, wenn man das jetzt mal so betrachtet, sondern eben ein Lebensraum auch für eine riesige Gemeinschaft von diesen Mikroorganismen. Und zusammengefasst nennt man all die dann unser sogenanntes Mikrobiom. Und diese Mikroben, die da unterwegs sind, die werden zwischen Menschen übertragen. Die gelangen von Tieren in die Umwelt, die gelangen von uns zu Tieren, die gelangen von uns zu anderen Menschen, aus dem Boden auf Pflanzen und über unsere Nahrung auch wieder zurück in unseren Körper. Die sind also viel unterwegs.
Und je mehr die Forschung darüber versteht, desto klarer wird in den letzten Jahren, dass die Gesundheit von Menschen, Tieren und unserer Umwelt auch eng miteinander verbunden ist. Was passiert also, wenn die Vielfalt unserer Mikroben abnimmt? Warum können wir uns resistente Bakterien gewissermaßen über die Umwelt ins Haus holen? Und könnte es tatsächlich gesund sein, wieder mehr Natur in unseren Alltag zu lassen?
Ja, wir sprechen heute über so eine kleine unsichtbare Welt, die möglicherweise aber viel stärker über unsere Gesundheit entscheidet, als wir bisher gedacht haben. Und zwar mache ich das mit Frank Schubert. Der ist Biologe und Redakteur bei Spektrum der Wissenschaft. Hallo Frank.
Hallo Max, schön dich zu hören. Ja, ebenfalls Frank. Lass uns doch mal so reingehen, mal ganz allgemein. Was ist denn eigentlich dieses Mikrobiom?
Definition des Mikrobioms
Ja, du hast das eben schon anklingen lassen. Als Mikrobiom bezeichnet man die Gesamtheit der Mikroorganismen, die unseren Organismus besiedeln, die beispielsweise in unserem Darm leben oder auf unserer Haut. Das sind Bakterien, Viren, Pilze, Archaeen und andere. Ja, und der menschliche Organismus, also unser Organismus, enthält insgesamt deutlich mehr mikrobielle Zellen als menschliche Zellen. Wahrscheinlich, so genau weiß man das nicht, kann man ja auch nur abschätzen, aber wahrscheinlich sind es deutlich mehr.
Und die Erbanlagen von Mikroben machen wahrscheinlich so um die 99 Prozent des genetischen Materials unseres Organismus aus. Also die menschlichen Erbanlagen sind deutlich in der Unterzahl. Unser Organismus ist eigentlich gar kein Organismus, sondern mehr so ein Super- oder ein Metaorganismus. Das ist eigentlich eine große Lebensgemeinschaft von vielen, vielen unterschiedlichen Organismen. Und das Mikrobiom ist eben die Gesamtheit der Mikroorganismen, die auf und in uns siedeln. Verrückte Vorstellung, irgendwie, ne?
Aufgaben der Mikroorganismen
Ja, ja, Wahnsinn. Diese Mikroorganismen, die übernehmen ja auch gewisse Aufgaben in unserem Körper. Welche denn?
Ja, ziemlich viele und auch ziemlich wichtige. Die wirken zum Beispiel an der Verdauung mit. Also wenn es jetzt die Darmflora betrifft, die können eben zum Teil Stoffwechselvorgänge machen, die unser Organismus selbst nicht machen kann. Und die stellen uns auch Stoffwechselprodukte bereit, die für uns sehr wichtig sind und die wir selber nicht oder nicht ausreichend herstellen können. Dazu gehören beispielsweise Vitamin K, dazu gehören B-Vitamine und dazu gehören auch kurzkettige Fettsäuren. Also Stoffwechsel und Verdauung übernehmen sie ganz wichtige Aufgaben.
Sie unterstützen uns aber auch bei der Immunabwehr, denn die Mikroben, die auf unserer Haut und beispielsweise in unserem Darm siedeln, die besetzen dort diverse ökologische Nischen, die dann eben einfach funktionell besetzt sind und die dann nicht von anderen Mikroorganismen mehr besetzt werden können, die für uns dann in vielen Fällen schädlicher wären. Also sozusagen für uns vorteilhafte Mikroorganismen besetzen ökologische Nischen auf und in unserem Organismus und verhindern durch ihre bloße Anwesenheit, dass sich dort dann Krankheitskeime breitmachen.
Entstehung und Prägung des Mikrobioms
Und jetzt habe ich ja schon so ein bisschen angedeutet, so ein Mikrobiom ist auch sehr individuell. Wie bekommen wir das denn eigentlich und wodurch wird das vielleicht auch geprägt?
Ja, das ist eine spannende Frage. Also zunächst einmal bekommen wir es während der Geburt, während der Entbindung. Und ein Großteil der Mikroorganismen, die wir dort bekommen, die bekommen wir natürlich von der Mutter und größtenteils von der Vagina, von der Haut und ihrem Darm. Von dort werden sie dann auf uns übertragen. Und tatsächlich haben wir in den Tagen nach der Geburt ungefähr 50 bis 70 Prozent der Darmbakterien mit unserer Mutter gemeinsam. Da sieht man ja schon sozusagen die große Bedeutung, die eben die Übertragung des Mikrobioms hat.
Dazu gehören Milchsäure- und Bifidobakterien, die uns beispielsweise dabei helfen, die Muttermilch zu verdauen. Und auch später dann beim Stillen und bei der körperlichen Nähe zur Mutter bekommen wir natürlich auch sehr viele Mikroorganismen übertragen von der Haut der Mutter. Im späteren Leben dann kommen noch andere Personen hinzu, die Teile ihres Mikrobioms auf uns übertragen. Das sind natürlich dann weitere Familienmitglieder, Mitbewohner, vielleicht auch Haustiere, vielleicht auch Nutztiere, wenn wir auf dem Bauernhof leben und so weiter. Also das können viele verschiedene sein.
Und natürlich bekommen wir auch viele Mikroorganismen von Nahrungsmitteln. Ungefähr drei Prozent unserer Darmmikroben stammen direkt von der Nahrung, die wir so zu uns nehmen. Naja, und weil es eben immer mehr Quellen werden, je älter wir werden, deshalb sinkt quasi auch der Grad der Überlappung, den wir haben mit unserer Mutter. Also mit ungefähr zwei Jahren haben wir nur noch 25 Prozent mikrobielle Überlappung mit der Darmflora unserer Mutter, was dann im weiteren Leben eben noch deutlich weiter abnehmen kann.
Na ja, eine große Bedeutung ist sozusagen mit wem wir zusammenleben. Studien haben gezeigt, wohnen Menschen zusammen, dann teilen sie im Schnitt 10 bis 20 Prozent ihres Darmmikrobioms und einen noch größeren Teil des Mundmikrobioms. Sehr, sehr interessant. Also kann man sich natürlich auch schon vorstellen, dass das so ist. Auch gerade bei, keine Ahnung, langjährigen Partnerschaften, wenn man zusammenlebt, wird man ja angeblich immer gleicher. Warum sollte das Mikrobiom da eine Ausnahme darstellen? Genau.
Verbindung zwischen Mikrobiom und Umwelt
So, und unser Mikrobiom ist also etwas sehr, sehr Individuelles und irgendwie auch so ein bisschen ein Abbild unseres Lebens, wenn man so will. Also der Menschen, mit denen wir interagieren, der Tiere, mit denen wir interagieren. Was hat denn unser Mikrobiom jetzt mit Tieren, Pflanzen und der Umwelt zu tun?
Na ja, die Mikroben des Mikrobioms können zwischen verschiedenen Wirtsorganismen wechseln und sie können auch zwischen verschiedenen Ökosystemen hin und her wechseln. Forscherinnen und Forscher sagen, Mikrobiome stellen so ein Kontinuum dar, das sich sozusagen über Böden, Pflanzen, Tiere, Nahrung und Menschen erstreckt. Und das sieht man unter anderem an der weltweiten Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen.
Also resistente Bakterien entstehen in großem Maß in der Massentierhaltung. In der Massentierhaltung werden ja sehr intensiv und in sehr großen Mengen Antibiotika verabreicht, oft aus verschiedenen Gründen, hat man möchte damit verhindern, dass sich Krankheiten ausbreiten in Massentierbeständen. Man möchte sicherstellen, dass die Tiere eben möglichst gut wachsen und sich möglichst gut entwickeln. Das sind so typische Gründe, warum man Antibiotika eben massenhaft verabreicht.
Naja, aber die Kehrseite ist eben, dass dabei auch viele resistente Erreger, resistente Bakterien entstehen und die gelangen dann in die Umwelt. Beispielsweise wenn man mit der Tiergülle dann Felder berieselt, da gelangen dann diese resistenten Bakterien unter anderem in den Boden und in Gewässer. Von dort wiederum kommen sie dann in Wildtiere, aber auch auf Pflanzen, beispielsweise auf Nutzpflanzen, die man dann eben wachsen lässt auf diesen Böden.
Und von den Nutzpflanzen wiederum gelangen sie dann in uns, wenn wir die Pflanzen essen. Oft werden resistente Mikroben auch direkt von Nutztieren auf Landwirte übertragen und auf Viehzüchter. Klar, die haben ja sehr engen Kontakt zu den Tieren. Kann man sich ja ohne Weiteres vorstellen, dass dabei eben auch die Mikroorganismen übertragen werden.
Naja, aber der Weg geht ja auch umgekehrt. Also auch unser Mikrobiom, also auch die Mikroorganismen in uns, beispielsweise in unserer Darmflora, auch die gelangen ja wiederum in die Umwelt. Also erst mal mit unseren Ausscheidungen in die Kanalisation, von dort dann in die Abwasserklärung und dann von dort wiederum in Böden und Gewässer und dann natürlich auch in Organismen, die dann dort leben.
Aktueller Zustand des Mikrobioms
Ja, und wie steht es jetzt um unser Mikrobiom, wenn wir uns das so quasi anschauen und welche Folgen hat das? Ja, gute Frage. Also nach allem, was man so liest und hört, steht es jetzt, sagen wir mal, nicht so wahnsinnig gut um unser Mikrobiom. Also jedenfalls in der westlichen industrialisierten Welt. Normalerweise gehören zu einem typischen menschlichen Mikrobiom tausende verschiedene Spezies von Bakterien, Viren, Pflanzen, Pilzen und Archaeen und so weiter.
Die menschliche Darmflora ist tatsächlich eine der am dichtesten besiedelten mikrobiellen Gemeinschaften, die man kennt. Und wenn man jetzt sich mal einen einzelnen Menschen herausgreift und sein Darmmikrobiom wiegen würde auf einer Waage, dann kämen da mehrere hundert Gramm raus, also mehrere hundert Gramm Mikroorganismen, die wir so in uns haben. Also da sieht man schon, dass das doch eine sehr große Bedeutung für uns hat.
Untersuchungen und Studien zeigen aber, dass die Diversität, also die Artenvielfalt unserer Darmflora seit Jahrzehnten stark abnimmt. Also jedenfalls in der westlichen industrialisierten Welt. Und da gibt es viele Gründe dafür. Dazu gehört beispielsweise, dass wir oft in einer, naja, nicht sehr naturnahen, sterilen Umgebung leben, dass wir in einer Umwelt leben, in der massenhaft Desinfektions- und Reinigungsmittel ständig eingesetzt werden und auch Antibiotika.
Dazu gehört natürlich auch, dass wir in den westlichen Ländern doch eine sehr spezielle Ernährungsweise haben, also eine industrialisierte Ernährungsweise mit oft unnatürlich hochkalorischen Lebensmitteln, die eben hochverarbeitet sind und oft auch ballaststoffarm sind. Diese Ballaststoffarmut ist wahrscheinlich besonders ungünstig für unser Mikrobiom, weil viele Mikroorganismen, die unserer Darmflora angehören, die benötigen eben Ballaststoffe, um davon zu leben.
Ja, Studien haben gezeigt, dass die Diversität westlicher Darmmikrobiome um 20 bis 40 Prozent geschrumpft ist, verglichen mit den Darmmikrobiomen von indigenen Völkern Amazoniens oder Afrikas, die noch weitgehend als Jäger oder Sammler leben. Naja, 20 bis 40 Prozent ist schon eine ganze Menge. Da sieht man, dass dann die Lebensweise doch eine ganze Menge ausmacht.
Und das hat auch Folgen für uns, denn die verarmte Artenvielfalt unseres Mikrobioms fördert, das weiß man, entzündliche Darmerkrankungen, sie fördert Übergewicht, sie fördert Stoffwechsel- und Autoimmunerkrankungen, weil eben Mikrobenspezies uns häufig fehlen, die sonst wichtige Funktionen übernommen hätten bei der Verdauung und bei der Immunabwehr.
Empfehlungen zur Verbesserung des Mikrobioms
Okay, also das heißt, man kann schon sagen, Vielfalt tut dem Mikrobiom generell gut. Auf jeden Fall, definitiv. Jetzt hast du diese Antibiotikaresistenzen schon angesprochen. Das hört man jetzt auch immer wieder, die sind ein großes Problem. Und hier, das fand ich ganz interessant bei eurem Artikel auch bei Spektrum, empfehlen Forscher jetzt eher so einen ganzheitlichen Ansatz, würde ich mal sagen, zum Mikrobiom. Inwiefern?
Ja, das ist spannend. Du hast es gerade selber auch schon anklingen lassen. Also je mehr Mikroorganismen in einem Ökosystem vorhanden sind, umso funktioneller, umso stabiler und umso leistungsfähiger ist dieses System im Allgemeinen auch. Also wenn man es jetzt mal auf tierische Organismen bezieht, also beispielsweise auf den menschlichen Organismus, je mehr gesundheitlich vorteilhafte Mikroben in und auf uns siedeln, umso schlechter können sich dort mikrobielle Krankheitserreger ansiedeln, weil eben einfach die Nischen dann schon besetzt sind von denen, die für uns vorteilhaft sind.
Das nennt man Kolonisationsresistenz, dieses Phänomen. Und das spielt auch bei dem großen Problem der Antibiotikaresistenzen eine Rolle. Also die Idee ist, dass man das Tierfutter anreichert mit mikrobiomfördernden Substanzen und mit Probiotika beispielsweise, um dadurch zu erreichen, dass die Tiere eine vielfältigere Darmflora haben. Und wenn sie eine vielfältigere Darmflora haben, dann sind sie auch stabiler, robuster in ihrer Immunabwehr und dann braucht man beispielsweise nicht so viele Antibiotika wahrscheinlich in der Massentierhaltung oder generell in der Tierhaltung.
Das könnte den vorteilhaften Effekt haben, dass der Bedarf an Antibiotika sinkt und damit auch der Verbrauch an Antibiotika. Und damit würde man auch in der Tierhaltung weniger resistente Mikroben erzeugen, die sich dann wiederum natürlich auch weniger verbreiten in der Umwelt und am Ende dann auch auf uns. Ja, und das wäre natürlich wünschenswert. Naja, definitiv.
Stadtplanung und Mikrobiom
Ja, und Frank, zum Schluss würde ich gerne noch eine Sache fragen. Das ist eigentlich ein Detail bei euch im Artikel, aber ich fand das sehr, sehr interessant, weil ich es ein bisschen abseitig erst mal fand. Da wird darüber gesprochen, dass man das Mikrobiom künftig auch bei der Stadtplanung berücksichtigen könnte. Das ist ernst gemeint?
Ja, fand ich auch im ersten Moment lustig, aber im zweiten Moment ist es eigentlich ganz einleuchtend. Also städtische Umgebungen sind ja sehr spezielle Umgebungen. Also sie sind, ich sag jetzt mal, nicht so besonders naturnah. Eine große Studie in China hat beispielsweise gezeigt, dass Luftverschmutzung die Zusammensetzung des Atemwegs-Mikrobioms verändert von Menschen, die in Großstädten leben, und dass das mit Lungenerkrankungen zusammenhängt.
Das ist jetzt natürlich nicht so wahnsinnig überraschend, aber generell kann man sagen, dass eben eine eher naturferne Umwelt, in der auch großen Wert auf Hygiene gelegt wird und Ähnliches, dass das die Artenvielfalt unseres Mikrobioms eher dezimiert. Das weiß man schon lange und hat es schon lange formuliert in der sogenannten Hygiene-Hypothese. Und diese reduzierte Artenvielfalt unseres Mikrobioms, die fördert unter anderem Asthma und allergische Erkrankungen. Das weiß man eben auch aus empirischen Untersuchungen.
Ja, und das kann man wahrscheinlich auch direkt umsetzen. In der Stadtplanung beispielsweise haben Forscherinnen und Forscher gezeigt, wenn man Erde und Vegetation aus naturnahen Wäldern in die Außenanlagen von Kindergärten transferiert und die Kinder dort spielen lässt, dann wird das Hautmikrobiom der Kinder vielfältiger, also die Artenvielfalt nimmt zu und das Allergierisiko sinkt. Das wäre so eine ganz konkrete Anwendung, die daraus hervorgeht.
Und generell kann man sagen, dass in städtischen Gebäuden, die ja nicht viel mit einer natürlichen Umgebung zu tun haben, dass da ein ganz spezielles Mikrobiom sich herausbildet, das sogenannte Indoor-Mikrobiom. Das setzt sich großtenteils zusammen aus Mikroben der Bewohner und der Besucher. Und das verteilt sich eben mit Aerosolen, also mit Schwebeteilchen, mit Staub, mit Hautschuppen sozusagen in den Gebäuden und lagert sich auf Wänden und Oberflächen ab und bildet dann im Laufe der Zeit so ein ganz spezielles Indoor-Mikrobiom, das witzigerweise auch sehr spezifisch beispielsweise für Familien ist.
Also wenn wir umziehen, dann nehmen wir unser Indoor-Mikrobiom auch mit in die neue Wohnung, bis es sich dann dort verbreitet und etabliert hat. Naja, und eine Forschungsrichtung, die darauf Bezug nimmt, die untersucht eben, wie sich Indoor-Mikrobiome in städtischen Gebäuden positiv verändern lassen, beispielsweise durch mehr Öffnungen nach außen, durch mehr Lichteinfall, durch Bepflanzung oder durch naturnahe, poröse und bakterienfreundliche Baumaterialien. Also da ist noch viel zu erforschen und wahrscheinlich auch noch viel positiv zu gestalten.
Fazit
Ja, auch verrückte Forschung, dass man, wenn man mit dem Nachbarn im Erdgeschoss nichts gemeinsam hat, einen Teil des Mikrobioms dann schon wahrscheinlich, wenn man lange genug da wohnt. Ja, genau.
Okay, ja, also wirklich, das Mikrobiom ist unfassbar wichtig und eben auch anfällig für, ich sag mal, im weitesten Sinne unsere Lebensweise. Und entsprechend denkt man darüber nach, wie man das vielfältig halten und auch wieder vielfältiger machen kann. Sehr, sehr interessantes Thema, das ihr gerne nochmal nachlesen könnt auf spektrum.de im entsprechenden Artikel dazu.
Da findet ihr den. Und Frank, dir sag ich vielen, vielen Dank, dass du uns heute das Mikrobiom hier nähergebracht hast. Ja, danke, hat mir Spaß gemacht. Und mir auch, Frank. Vielen Dank für deinen Besuch.
Das war’s für diese Woche vom Spektrum Podcast. Vielen Dank euch fürs Zuhören. Seid gern auch kommende Woche wieder dabei. Wie immer am Freitag gibt es dann eine neue Folge von uns. Und bis dahin würde ich mich freuen, wenn ihr den Podcast abonniert, wenn ihr kommentiert, bewertet und teilt. Immer gerne. Auch dafür vielen Dank. Mein Name ist Max Zimmer und ich sag Tschüss und macht’s gut. Spektrum der Wissenschaft, der Podcast von detektor.fm. Spektrum der Wissenschaft, der Podcast von.
Foto: Spektrum der Wissenschaft