Antibiotika vs Bacterien: Ein Kampf der Evolution
Von: Tyler Quigley
Illustriert von: Sabine Deviche
Übersetzer: Yannik Haller

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Antibiotukum: Eine Substanz die Bakterien angreift und diese tötet.

Penicillin: Eines der ersten Antibiotika, ein Artzneimittel das die Fähigkeit besitzt Bakterien zu töten.

Petrischale: Eine kleine, runde Schale auf der man Bakterien züchtet.

Resistenz: Die Fähigkeit etwas wiederstehen zu können; zum Beizpiel, die Fähigkeit sich gegen einen Parasiten verteidigen zu können, durch das töten oder das limitieren des Wachstums des Parasiten.

Rezeptor: Ein Molekül auf der Zelloberfläche, welches ein bestimmtes Signal erkennt.

Die Geschichte der Antibiotika

Moldy bread

Gewisse Pilze besitzen antibakterielle Fähigkeiten. Bild von Veronidae.

Erinnerst du dich an jenen Moment, in dem du nach einem Stück Brot gereicht has, nur um herauszufinden, dass ein ekliger, grüner Schleim auf der Kruste wächst? Dein erster Instink war wahrscheinlich den Schleim abzukratzen, und in den Müll zu werfen. Für uns ist das heutzutage völlig normal.

Wärst du jedoch im alten Ägypten aufgewachsen, wäre dies vielleicht nicht dein erster Gedanke gewesen. Bestimmt nicht wenn ein Familienmitglied eine offene Wunde gehabt hätte. Forscher haben mittlerweile gelernt, dass vergangene Zivilisationen in Ägypten, Griechenland, China und Rom diese Pilze und andere “eklige” Substanzen, wie Dreck, zur Wundheilung gebraucht haben. Wie kamen die darauf?

Nun, es muss gewirkt haben! Moderne Forscher haben nicht bis vor dem späten 18. Jahrhundert gelernt wieso Pilze und Dreck sich als Artzneimittel eignen. Eine der wichtigsten Erkentnisse hat Paul Ehrlich gemacht, als er gemerkt hat, dass nur gewisse Bakterien Farbstoffe aufnehmen können nachdem er diese färben wollte. Dies brachte ihn auf die Idee sich auf die Suche nach einem Molekül zu machen, welches sich wie ein Farbstoff verhält, aber gleichzeitig auch die Bakterien zur Strecke bringen kann. Seine Suche begann bei einem bereits bekannten Molekül, welches diese Fähigkeit besass, und er darauf modifizierte.

Atoxyl

Oberhalb sehen wir die Struktur des Artzneimittels Atoxyl, welches Paul Ehrlich modifizierte, und damit das Zeitalter der Antibiotika einweihte. Clicke hier für mehr Informationen.

Paul Ehrlich arbeitete Tag und Nacht an jenem Molekül, und testete die verschiedenen Variationen an Hasen, welche mit Bakterien infiziert waren. Nach 605 erfolgslosen Versuchen, fand der schliesslich ein Molekül welches das Bakterium verantwortlich für Syphillis töten konnte. Dieses Artzneimittel ist ein Antibiotikum, da es die Bakterien entweder tötet, under deren Wachstum verhindert. Ist es möglich, dass Pilze und Dreck gebraucht bei vergangenen Zivilisationen, auch Antibiotika enthielten?

Das hört sich vielleicht verrückt an, aber eine unabhängige Entdeckung des Wissenschaftlers Alexander Fleming hat nicht nur bestätigt, dass Ärtzte dazumals auf etwas interessantes gestossen sind, aber hat auch Einsicht gegeben wie Medizin vor unserer Zeit gehandhabt wurde.

Komischer Pilzschleim

Alexander Fleming war ein schottisher Biologe der sich sehr an Bakterien interessierte, welche eine Krankheit versursachen konnten. Während dem ersten Weltkrieg, in welchem er diente, erlebte er wie viele Soldaten nicht an den Wunden starben die sie erlitten, sondern an den Infektionen, die von den Wunden stammten. Nach vielen Jahren in welchen er versuchte ein Mittel zu finden welches diese Bakterien zu töten vermochte, ging er in die Ferien. Bevor er abreiste vergass er jedoch, dass er eine Petrischale mit Bakterien auf seinem Tisch liess.

Petri dish with antibiotic

Die weissen Punkte auf dieser Bakterien-infizierten Petrischale sind in einem Antibiotikum getränkt worden. Clicke hier für mehr Informationen.

Als er vom Urlaub zurück kam, bemerkte er einen blau-grünen Pilz (wie der, der auf Brot wächst) in einer seiner Petrischalen. Er bemerkte auch dass die Bakterien die er in dieser Petrischale hatte, nicht in der nähe des Pilzes wuchsen. Der Geschichte zufolge murmelte er «Witzig», bevor er Proben des Pilzes nahm, um herauszufinden wieso die Bakterien nicht um ihn herum wachsen konnten. Fleming fand heraus, dass der Pilz zur Familie der Penicillium notatum gehörte, und eine Substanz produzierte welche mehrere Bakterienspezies zerstören konnte. Diese Substanz, welche er Penicillin nannte, war das erste Antibiotikum produziert von einem lebenden Organismus, das isoliert und klassifiziert wurde von einem Wissenschaftler.

Alexander Fleming entdeckte soeben ein Antibiotikum, welches Medizin für immer verändern würde. Trotz des Fundes dauerte es weitere zehn Jahre bis Chemiker genug Penicillin isolieren konnten um Infektionen zu behandeln. Glücklicherweise wurde Penicillin massenhaft produziert zur Zeit des zweiten Weltkrieges, und rettete damit tausende.

Die ewige Verfolgungsjagd

Penicillin ist bis heute im Gebrauch für gewisse Infektionen, jedoch ist das Antibiotikum lange nicht mehr so effizient wie zur Zeit des 20 Jahrhunderts. Der Grund liegt darin, dass viele Bakterienspezies eine Resistenz entwickelt haben gegen Penicillin. Penicillin ist nicht der einzige Fall, denn viele der heutigen Bakterien sind resistent gegen eine Mehrzahl unserer Antibiotkia. Dies ist nicht nur ein Problem für den Patienten, aber auch für den Doktor, der die Infektion behandeln muss.

Scraped knee

Eine Schürfwunde am Knie ist einer der vielen Wege für Antibiotika-resistente Bakterien in deinen Körper zu gelangen. Bild von saulhm.

Um das Konzept von Resistenz zu vereinfachen, stellen wir uns folgendes vor: Du hast dein Knie aufgeschürft, und der Schmerz und die Schwellung nehmen zu während den nächsten Tagen. Dein bester Freund schlägt dir vor einen Arzt zu sehen. Der Arzt sieht sich dein Knie an und gibt dir eine kleine Packung Antibiotkia um die Infektion zu stoppen.

Nun stell dir vor du bist ein Bakterium. Eines Tages triffst du dich mit einigen deiner Bakterien-Kumpels auf einer Parkbank, als jemand seine Hand direkt auf dich legt, an der du dich fest hältst. Als die Person sich danach am Knie kratzt an dem sie sich aufgeschürft hat, kletterst du und deine Kumpels in die Wunde. Kurz danach, beginnt das Antibiotkum zu wirken, und einer nach dem andern deiner Bakterium-Kumpels stirb an dessen Wirkung. Glücklicherweise besitzt du ein Gen, welches den Wirkstoff zerstören kann. Andere Bakterien sterben, während du überlebst. Du hast gewonnen! Weil du das einzige Bakterium bist das überlebt, kannst du dich jetzt vermehren. Deine gesamte Bakterienverwandschaft besitzt nun das Gen das den Wirkstoff zerstören kann, und die Wunde is infiziert mit einem antibiotika-resistenten Bakterium.

Pill bottle

Die Evolution der Bakterien ist viel schneller als der Prozess der Antibiotika-Forschung. Dies bedeutet, dass oftmals kurz nach der Einführung eines neuen Antibiotikum, Resistenz aufkommt. Weiterhin bedeutet dies auch, dass ein nächstes Antibiotikum des selben Types ebenfalls keine Wirkung zeigen wird.

Anders gesagt, hilft dir die kleine orange Dose jetzt nicht mehr. Dein Artzt muss sich einen neuen Plan ausdenken, um die Infektion zu bekämpfen.

Bakterielle Resistenz is ein genetisches Phänomen welches Bakterien die Fähigkeit gibt, die Wirkung eines Antibiotikum nichtig zu machen. Diese Gene stammen entweder von Mutationen ab, oder können von Bakterium zu Bakterium weitergegeben werden, durch den Prozess des horizontalen Gen-transfers. Diese Bakterien vermehren sich danach, und sind die Verursacher massiver Probleme, denn viele Menschen erkranken an diesen resistenten Bakterien. Ärtzte müssen dann andere Antibiotika verscheiben. Manchmal wirken diese anderen Antibiotika auch nicht, oder haben unerwünschte Nebenwirkungen.


Antibiotika vs. Bakterien: Ein Kampf der Evolution wurde ermöglicht durch ASU’s Center for Evolution and Medicine.

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Bibliographic details:

  • Article: Antibiotika vs Bacterien: Ein Kampf Der Evolution
  • Author(s): Tyler Quigley
  • Translator(s): Yannik Haller
  • Publisher: Arizona State University School of Life Sciences Ask A Biologist
  • Site name: ASU - Ask A Biologist
  • Date published: April 8, 2019
  • Date accessed: June 27, 2019
  • Link: https://askabiologist.asu.edu/antibiotika-vs-bacterien

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Tyler Quigley. (2019, April 08). Antibiotika vs Bacterien: Ein Kampf Der Evolution, (Yannik Haller, Trans.). ASU - Ask A Biologist. Retrieved June 27, 2019 from https://askabiologist.asu.edu/antibiotika-vs-bacterien

American Psychological Association. For more info, see http://owl.english.purdue.edu/owl/resource/560/10/

Chicago Manual of Style

Tyler Quigley. "Antibiotika vs Bacterien: Ein Kampf Der Evolution", Translated by Yannik Haller. ASU - Ask A Biologist. 08 April, 2019. https://askabiologist.asu.edu/antibiotika-vs-bacterien

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Tyler Quigley. "Antibiotika vs Bacterien: Ein Kampf Der Evolution", Trans. Yannik Haller. ASU - Ask A Biologist. 08 Apr 2019. ASU - Ask A Biologist, Web. 27 Jun 2019. https://askabiologist.asu.edu/antibiotika-vs-bacterien

Modern Language Association, 7th Ed. For more info, see http://owl.english.purdue.edu/owl/resource/747/08/
MRSA

MRSA (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus) ist ein Antibiotikum-resistentes Bakterium, Ursache von 100‘000 jährlichen Erkrankungen in Amerika.

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