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Das Wunder der Symbiose: Wie werden Mikroorganismen zu Lebenspartnern von Pflanzen und Tieren?
In der Natur leben alle Tiere und Pflanzen in enger Symbiose mit Mikroorganismen, darunter Bakterien, Pilze und Viren, und bilden verschiedene komplexe Ökosysteme. Diese Mikroorganismen sind keine einfachen Parasiten oder Krankheitserreger, sondern spielen oft eine unverzichtbare Rolle bei der Entwicklung, Immunität und dem Stoffwechsel des Wirts. Wenn wir in die Welt der Mikroorganismen eintauchen, stellen wir zu unserer Überraschung fest, dass sie nicht nur in unserem Darm, sondern überall vorhanden sind und sogar wichtige Beziehungen zu Pflanzenwurzeln, Blättern und anderen Teilen aufgebaut haben.
„Die Existenz mikrobieller Gemeinschaften bestimmt nicht nur den Gesundheitszustand eines Organismus, sondern kann auch die Entwicklung des Organismus beeinflussen.“
Die Beziehung zwischen Mikroorganismen und Wirten
Interaktionen zwischen Mikroorganismen und ihren Wirten können in drei Arten unterteilt werden: symbiotische Beziehungen, wechselseitige Beziehungen und parasitäre Beziehungen. In einer symbiotischen Beziehung fügen die Mikroorganismen dem Wirt keinen Schaden zu, sondern siedeln sich innerhalb oder auf dem Wirt an. Einige dieser Mikroorganismen können unter bestimmten Umständen für den Wirt von Nutzen sein, beispielsweise bei der Bereitstellung von Nährstoffen oder bei der Abwehr von Krankheitserregern, während andere dem Wirt Schaden zufügen und eine parasitäre Beziehung eingehen können.
„Gewöhnliche Mikrobiota können als normale Flora des Wirts angesehen werden. Sie sind nicht nur harmlos, sondern schützen den Wirt auch.“
Erwerb und Veränderungen von Mikroorganismen
Tiere und Pflanzen beginnen bei der Geburt, Mikroorganismen zu erwerben. Bei Tieren beginnt dieser Prozess oft schon bei der Geburt, während bei Pflanzen die Einschleppung von Mikroorganismen bereits mit der Wurzelkeimung beginnen und auch aus der Luft erfolgen kann. Dabei haben Umweltfaktoren großen Einfluss auf die Stabilität der Mikroorganismen, insbesondere auf die Beschaffenheit und Qualität des Bodens. Untersuchungen zeigen, dass die Stabilität der Pflanzenwurzelmikrobiota zwischen den Generationen von der Art der Pflanze und ihrer Wachstumsumgebung abhängt.
Wie Mikroorganismen Menschen und andere Tiere beeinflussen
Das menschliche Mikrobiom umfasst Bakterien, Pilze, Archaeen und Viren. Früher ging man davon aus, dass die Zahl der im Menschen vorkommenden Mikroorganismen zehnmal so groß ist wie die Zahl menschlicher Zellen. Mit der Vertiefung der wissenschaftlichen Forschung wurde dieses Verhältnis jedoch revidiert. Jüngste Daten deuten darauf hin, dass die Anzahl der Mikroben im menschlichen Körper nahezu 1:1 mit menschlichen Zellen übereinstimmen könnte, was darauf hindeutet, dass die Anzahl der Mikroben im Körper in keinem Verhältnis zu ihrer Funktion steht.
Bei nichtmenschlichen Tieren ist die Rolle von Mikroorganismen ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Beispielsweise sind pflanzenfressende Tiere wie Rinder auf Mikroorganismen in ihren Pansen angewiesen, um Zellulose in verwertbare Nährstoffe umzuwandeln. Diese Vielfalt mikrobieller Gemeinschaften ist für das Leben von Pflanzenfressern von entscheidender Bedeutung, da viele Tiere, die in ähnlichen Umgebungen leben, unterschiedliche mikrobielle Gemeinschaftsstrukturen aufweisen, selbst wenn sie mit ähnlicher Ernährung gefüttert werden.
Mikrobielle Beziehungen zwischen Pflanzen
Neueste Forschungen zeigen, dass Pflanzen ihr Mikrobiom aus Samen gewinnen. Diese Mikroorganismen werden von der Mutterpflanze auf die keimenden Sämlinge übertragen und wandern dann weiter zu den Wurzeln und Blättern der Pflanze. Spezifische Mikroorganismen wie pflanzenwachstumsfördernde Bakterien (PGPB) können Pflanzen verschiedene Dienste wie Stickstofffixierung und Krankheitsvorbeugung leisten. Die Interaktion zwischen diesen Mikroorganismen und Pflanzen kann das Pflanzenwachstum und die Pflanzengesundheit verbessern.
Die Zukunft der Forschung und ihre Bedeutung
Aktuelle Forschung versucht herauszufinden, wie Interaktionen zwischen Wirt und Mikrobiota das Immunsystem und die Reaktion auf Krankheitserreger beeinflussen. Wissenschaftler glauben, dass mütterliche Mikroorganismen durch direkten Kontakt und Milchproduktion auf das Baby übertragen werden können, um schnell eine wertvolle Immunbarriere aufzubauen, die nicht nur Schutz für neues Leben bietet, sondern auch tiefe Spuren in der zukünftigen Gesundheit hinterlässt.
Die Koevolution von Mikroorganismen und ihren Wirten hat große Aufmerksamkeit erregt. Dies veranlasste die wissenschaftliche Gemeinschaft, die Beziehung zwischen Arten zu überdenken und sich darauf vorzubereiten, diese neue Perspektive in die Kerntheorie der Biologie einzuführen. Während sich unser Verständnis der mikrobiellen Welt vertieft, kommen wir nicht umhin, uns zu fragen, welchen Einfluss diese Mikroben weiterhin auf unser Leben und unsere Zukunft haben.
