Kipppunkte im Mikrokosmos
Wie das Mikroversum Umwelt und Leben steuert
Koloriertes rasterelektronenmikroskopisches Bild von SARS-CoV-2-Viren (rot) auf der Oberfläche einer im Laborexperiment untersuchten menschlichen Lungenzelle (blau).
Sie sind die Kleinsten. Sie sind die Meisten. Und sie sind die Erfolgreichsten. Mikroorganismen waren nicht nur die ersten Lebewesen auf der Erde. Sie haben unseren Planeten, seine Lebensräume, die Atmosphäre und alle höheren Lebensformen über Jahrmillionen geformt. Und so sind die Umwelt, das Klima und die Gesundheit von Pflanzen, Tieren und nicht zuletzt uns Menschen von den Mikroorganismen und ihren komplexen Gemeinschaften abhängig.
Wie das »Mikroversum« – die Gesamtheit mikrobieller Lebensgemeinschaften – Umwelt- und Lebensprozesse steuert, das steht im Fokus des Jenaer Exzellenzclusters »Balance of the Microverse«: Forschende aus den Bereichen Mikrobiologie, chemische Ökologie, Biogeochemie, Photonentechnologie und Infektionsbiologie untersuchen, wie mikrobielle Gemeinschaften funktionieren, wie resilient sie sind und was passiert, wenn Mikrobiome »kippen«.
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Meister der ExtremeFakten über außergewöhnliche Mikroorganismen
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Das kolorierte rasterelektronenmikroskopische Bild zeigt eine Kokultur des Hefepilzes Candida albicans (Hyphe gelb, Konidie grün) und des Bakteriums Enterococcus faecalis (rosa), wie sie als Biofilm beispielsweise auf Herzkatheter- Schläuchen entstehen und zu gesundheitlichen Problemen bei Patientinnen und Patienten führen kann. Die Hyphen haben einen Durchmesser von ca. 1,5 Mikrometern, die Konidien von rund vier Mikrometern. Die Bakterienzellen sind etwa einen halben Mikrometer groß.
Foto: Sandor Nietzsche (Elektronenmikroskopisches Zentrum des UKJ) -
Das kolorierte rasterelektronen-mikroskopische Bild zeigt eine Fresszelle des Immunsystems in den Lungenbläschen (Alveolarmakrophage, violett), die Staphylococcus aureus-Bakterien (rosa) auffrisst und so unschädlich macht. Das Bild ist in einem Laborexperiment entstanden, bei dem das altersbedingte Nachlassen der Immunabwehr untersucht wurde. Staphylococcus aureus kann schwere Lungenerkrankungen hervorrufen. Die Bakterien sind rund einen Mikrometer groß.
Foto: Sandor Nietzsche (Elektronenmikroskopisches Zentrum des UKJ) -
Schillernde Bakterien – die Farben des Meeresbakteriums Marinobacter alginolytica sind auf geordnete Bakterienzellen zurückzuführen, die einen photonischen Kristall bilden und Interferenzeffekte erzeugen (DOI: 10.1073/pnas.2309757121).
Foto: Colin Ingham -
Die fluoreszenz-mikroskopische Aufnahme zeigt den Querschnitt durch den Dickdarm einer Maus, die mit dem Hefepilz Candida albicans besiedelt ist. Die faden- und hefeförmigen Pilze (gelb) befinden sich in den Fäkalien. Die Darm-Epithelzellen sind blau, der von ihnen abgegebene Mukus ist magenta angefärbt.
Foto: Merle Hammer -
Vibrio cholerae-Bakterien (gelb) haben Zellen des menschlichen Darms (cyan) infiziert, die auf einem Biochip wachsen. Die pathogenen Bakterien sind in der Lage, die Verbindungsstellen zwischen den Zellen (magenta) aufzubrechen.
Foto: Adrian Feile