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Mikroorganismus

Mikroorganismen, manchmal umgangssprachlich auch „Mikroben“ genannt, sind mikroskopisch kleine Organismen mit eigenem Stoffwechsel (ausgenommen Viren), die als einzelne Individuen mit bloßem Auge in der Regel nicht zu erkennen sind. Ihre Größe unterscheidet sich stark.

Die meisten Mikroorganismen sind Einzeller, einige sind Mehrzeller.

Beispiele für Mikroorganismen sind Bakterien (Beispiel: zur Herstellung von Sauermilchprodukten verwendete Milchsäurebakterien), viele Pilze (Beispiel: für Gärungen und zum Backen verwendete Hefen), mikroskopische Algen (Beispiel: die zur Ergänzung der Nahrung verwendeten Chlorellen), und Protozoen (Beispiel: Pantoffeltierchen Paramaecium und die Malaria-Erreger Plasmodium). Je nach Definition des Begriffs Organismus können auch Viren zu den Mikroorganismen gerechnet oder ausgeschlossen werden.

Inhaltsverzeichnis

Gruppen der Mikroorganismen

Bakterien

Die Bakterien (Bacteria) (altgriechisch βακτηρἱα bakteria – Stab) bilden neben den Eukaryoten und Archaeen eine der drei grundlegenden Domänen, in die heute alle Lebewesen eingeteilt werden.

Traditionell wird die Bezeichnung „Bakterien“ in der Mikrobiologie für alle mikroskopisch kleinen, meistens einzelligen Organismen gebraucht, die keinen echten Zellkern besitzen und deshalb zu den Prokaryoten gehören. Hierzu zählen auch die Archaeen, die aber einer separaten Domäne zugeordnet werden. Zur Abgrenzung von den Archaeen spricht man manchmal auch von Eigentlichen Bakterien oder Echten Bakterien. Früher wurden sie zur Unterscheidung von den dann Archaebacteria genannten Archaeen mit wissenschaftlichem Namen auch Eubacteria genannt. Dies war eine unglückliche Benennung, weil es auch eine Bakteriengattung Eubacterium gab.

Bakterien sind Prokaryoten, das bedeutet, ihre DNA ist nicht in einem vom Cytoplasma durch eine Doppelmembran abgegrenzten Zellkern enthalten wie bei Eukaryoten, sondern bei ihnen liegt die DNA wie bei allen Prokaryoten frei im Cytoplasma, und zwar zusammengedrängt auf engem Raum, auch Nucleoid (Kernäquivalent) genannt.

Bakterien wurden erstmalig von Antoni van Leeuwenhoek mit Hilfe eines selbstgebauten Mikroskops in Gewässern und im menschlichen Speichel beobachtet und 1676 von ihm in Berichten an die Royal Society of London beschrieben.

Über dreihundert Jahre nach der Beschreibung der ersten Bakterien und trotz unzähliger schon beschriebener und katalogisierter Arten ist nach heutigem Kenntnisstand anzunehmen, dass die große Mehrheit von 95 bis 99% aller auf unserem Planeten existierenden Bakterienarten noch nicht näher bekannt ist und beschrieben wurde (Stand: 2006). Daher ist es nicht verwunderlich, dass immer wieder neue und aufregende Entdeckungen gemacht werden. So wurde im Jahr 1999 das größte bislang bekannte Bakterium entdeckt: die so genannte Schwefelperle von Namibia, Thiomargarita namibiensis, ist mit einem Durchmesser von bis zu einem dreiviertel Millimeter ein bereits mit bloßem Auge sichtbares Bakterium.

Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung der Bakterien beschäftigt, ist die Bakteriologie.

Archaea

Die Archaea bilden eine der drei Domänen der Lebewesen. Sie wurden früher zu den Bakterien gezählt und als Archaebakterien bezeichnet, unterscheiden sich aber von ihnen in mehrfacher Hinsicht (z.B Stabilität von Membran- und Zellwandstrukturen, Komponenten der Transskriptions- und Translationssysteme).

Zu der Archaea gehören:

Pilze

Pilze (Fungi) sind Eukaryoten und kommen wie die Backhefe als Einzeller oder wie Mycelpilze als Mehrzeller vor. Ihre Vermehrung und Ausbreitung erfolgt geschlechtlich und ungeschlechtlich durch Sporen oder vegetativ durch Ausbreitung (eventuell mit Fragmentierung) der in verschiedenen Fällen sehr langlebigen Myzelien. Pilze sind heterotroph und ernähren sich meist dadurch, dass sie Enzyme in die unmittelbare Umgebung ausscheiden und damit polymere, wasserunlösliche Nährstoffe aufschließen und in die Zellen aufnehmen.

Von den Pflanzen unterscheiden sich die Pilze durch ihre heterotrophe Lebensweise ohne Photosynthese, und die meisten auch durch das Vorkommen von Chitin in der Zellwand. Von den Tieren unterscheiden sie sich unter anderem durch das Vorhandensein einer Zellwand.

Die früher als „Niedere Pilze“ bezeichneten Gruppen, also Schleimpilze, pilzähnliche Protisten wie die Eipilze (Oomycota) oder Hypochytriomycota werden heute nicht mehr zu den Pilzen (Fungi) gezählt.

Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung der Pilze beschäftigt, ist die Mykologie (aus griechisch Μύκης [mýkēs], Mz. Μύκητες [mýkētes]). Das Wort „Pilz“ entstammt dem Althochdeutschen buliz und ist wahrscheinlich vom lateinischen boletus abgeleitet. Hieraus entwickelte sich über bülez und schließlich bülz die moderne Form des Wortes.

Mikroalgen

Die Bezeichnung Alge im weiteren Sinn umfasst im Wasser lebende, eukaryotische, pflanzenartige Lebewesen, die Photosynthese betreiben, jedoch nicht zu den eigentlichen Pflanzen gehören. Im engeren Sinne werden damit zahlreiche Protistengruppen bezeichnet. Zu den Algen gehören sowohl mikroskopisch kleine einzellige als auch mehrzellige, zum Teil riesige Lebewesen. Als Mikroorganismen werden definitionsgemäß nur ein- bis wenigzellige Algen angesehen, sie werden als Mikroalgen bezeichnet.

Mikroalgen betreiben wie alle Algen Photosynthese, sie nutzen Licht als Energiequelle und sind Kohlenstoff-autotroph.

Algen stellen keine echte Verwandtschaftsgruppe im Sinne der Phylogenie und Systematik dar, sondern sind eine paraphyletische Gruppe. Gleichwohl wird der Begriff auch in der Biologie häufig als Generalbegriff verwendet.

Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung der Algen befasst ist die Phykologie (altgriechisch φυκός - phykos = Tang, Seegras).

Protozoen

Protozoen“ (Einzahl: Protozoon), auch Urtiere, ist eine veraltete Bezeichnung für aufgrund ihrer heterotrophen Lebensweise und ihrer Mobilität früher als tierisch angesehene Einzeller, die keine Zellwand, aber im Gegensatz zu Bakterien einen Zellkern besitzen, also Eukaryoten sind. Die Bezeichnung wurde von dem Deutschen Georg August Goldfuß 1818 in die Wissenschaft eingeführt.

Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung der Protozoen beschäftigt, ist die Protozoologie.

Zunächst stellte man die Protozoen zusammen mit anderen eukaryotischen (kernhaltigen) Einzellern in ein eigenes Reich der Lebewesen, nämlich ins Reich der Protista. Man weiß jedoch heute, dass die Begriffe „Protozoen“ und „Protista“ ebenso wenig systematische Taxa sind wie die Begriffe „Algen“, „Amöben“ oder „Flagellaten“, da diese Einteilung hauptsächlich aufgrund von sichtbaren Merkmalen, dem so genannten Habitus getroffen wurde, nicht aber aufgrund natürlicher Verwandtschaft.

Von den etwa 40.000 beschriebenen „Protozoen-Arten“ sind etwa 8.000 Parasiten, von denen wiederum etwa 70 beim Menschen parasitieren. Nur etwa 40 Infektionen durch Protozoen können auch eine Krankheit hervorrufen.

Einige parasitische Protozoen gehören eigentlich nicht zu den Protozoen, sondern zu den Algen, denn sie enthalten einen Leukoplasten, z. B. die Apicomplexa, zu denen Plasmodium, der Erreger der Malaria, gehört oder Helicosporidium, eine farblose Grünalge, die in wirbellosen Tieren (Invertebraten) parasitiert.

Viren

Da Viren keinen eigenständigen Stoffwechsel haben und sich nicht eigenständig vermehren können, werden sie oft nicht als Lebewesen angesehen. Sie können sich nicht bewegen, werden meist mit dem Wind oder mit Körperflüssigkeiten transportiert. Zum Fortpflanzen benötigen sie eine Wirtszelle. Die Viren "koppeln" sich mit Hilfe ihrer Rezeptoren an die Wirtszelle an (Schlüsselsystem). Bei DNA-Viren wandert das DNA-Molekül des Virus in den Zellkern der Wirtszelle und die Virus-DNA wird in die DNA der Wirtszelle eingebaut. Bei Retroviren wird ein dem RNA-Molekül entsprechendes DNA-Molekül gebildet, das in die Wirts-DNA integriert wird. Dadurch wird die Wirtszelle umprogrammiert und bildet neue Viren. Viren besitzen aber auch Kennzeichen von Lebewesen, z. B. Mutation, Vererbung und Gestaltbildung.

Nützliche Mikroorganismen

Viele Mikroorganismen werden aus verschiedenen Gründen als nützlich angesehen. So spielen viele in den geochemischen Stoffkreisläufen eine Rolle (Beispiele: Stickstoffkreislauf, N2-Fixierung, Abwasserreinigung), viele werden in der Lebensmittelindustrie zur Produktion von bestimmten Nahrungsmitteln verwendet, in der Biotechnologie werden Mikroorganismen zur Produktion von Antibiotika und technisch genutzten Stoffen eingesetzt.

Mikroorganismen als Krankheitserreger

Ein kleiner Anteil der Mikroorganismen ist pathogen, d. h. diese Organismen verursachen bei Pflanzen, Tieren oder Menschen Krankheiten und haben deshalb eine besondere Bedeutung. Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit den bei Menschen und Tieren pathogenen Mikroorganismen befasst ist die Medizinische Mikrobiologie. Die Phytopathologie befasst sich unter Anderem mit den bei Pflanzen pathogenen Mikroorganismen.

Fakten über Mikroorganismen

Siehe auch

Literatur