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Bakterien

Bakterien (Bacteria)
Escherichia coli
Das Bakterium Escherichia coli des Serotyps 0157 verfügt über sog. Flagellen (Geißeln) zur Fortbewegung und gilt als Prototyp der enterohämorrhagischen E. coli (EHEC)
© Center for Disease Control and Prevention (USA)

Aussehen

Die Bakterien (Bacteria) stellen die früheste Form von Leben dar und zählen zu einer der drei grundlegenden Domänen, in die heute alle Lebewesen eingeteilt werden. Nach Schätzungen gibt es hunderttausende Bakterienarten, von denen jedoch nur ca. 5000 Arten bekannt sind. Bakterien (griech. baktērion „Stäbchen“) sind mikroskopisch kleine Einzeller. Im 17. Jahrhundert entdeckte zuerst A. van Leeuwenhoek mit einem selbstgebauten Mikroskop diese Kleinstorganismen. Erst Ende des 19. Jh. konnte ein Zusammenhang von Krankheiten und Bakterien nachgewiesen werden.

Bakterien sind sehr kleine Einzeller ohne Zellkern, deren Erbgut (DNA) frei im Cytoplasma liegt. Sie besitzen eine starre Zellwand, eine bakterien-typische Zellmembran und können in vielen unterschiedlichen Formen auftreten. So gibt es z.B. kugelförmige Kokken, stäbchenförmige mit abgerundeten Enden, spiralförmige oder lange fadenförmige und einige weitere Formen. Die Größe der Bakterien liegt im µm-Bereich, wobei die meisten zwischen 1-5 µm messen und nur unter dem Mikroskop erkennbar sind.

Lebensraum / Vorkommen

Im Laufe der Evolution haben sich Bakterien an unterschiedlichste Lebensräume angepasst und sind heute ubiquitär vorkommend. Je nachdem wie ihr spezieller Stoffwechsel die verfügbaren Stoffe zur Energiegewinnung nutzen kann, findet man sie auch an extremen, für Menschen lebensfeindlichen Standorten wie z.B. an Tiefseeschloten, in Gletschern oder in hochkonzentrierten Salzseen.

Genauso findet man sie im Erdreich, im Wasser, auf und in tierischen und pflanzlichen Zellen und an allen möglichen Oberflächen.

Verhalten

Bakterien treten in allen Ökosystemen in z.T. hohen Konzentrationen auf. Auf der menschlichen Haut lassen sich zwischen 102 und 106 Bakterien pro cm²  nachweisen.

Ernährung / Wachstumsbedingungen

Die Ernährung der Bakterien ist so unterschiedlich wie ihre Stoffwechseleigenschaften. Viele Bakterien vermögen unterschiedliche organische Verbindungen energetisch zu verwerten und dabei abzubauen. Andere sind in den Stickstoffkreislauf, den Schwefelkreislauf oder den Phosphorkreislauf eingebunden. Weitere wichtige Energiequellen zur Lebenserhaltung und Vermehrung sind Sauerstoff, Metallsalze und Licht.

Fortpflanzung

Die klassischen Bakterien vermehren sich ungeschlechtlich durch eine einfache Querteilung. Bei optimalen Bedingungen teilen sich viele Bakterien alle 20 Minuten.

Natürliche Feinde

Im Wasser vorkommende Bakterien werden von eukaryotischen Einzellern (z.B. Flagellaten, Cilliaten) gefressen. Bakteriophagen (Gruppe von Viren) und Bakterien saugen andere Bakterien aus. Als pathogene Keime werden sie hauptsächlich durch Abwehrreaktionen oder aufgrund von Nährstoffkonkurrenz von anderen Organismen vernichtet, z.B. von bestimmten Schimmelpilzen.

Gesundheitsrisiken für den Menschen

Bakterien sind verantwortlich für zahlreiche Infektionskrankheiten beim Menschen, die bei unzureichender Therapie auch zum Tod führen können. Cholera, Typhus oder die Lyme-Borreliose sind nur einige Beispiele dafür. Das Infektionsrisiko hängt von der Virulenz der pathogenen Keime und der Infektionsdosis (Anzahl der Bakterien) ab.. Die Übertragungswege sind vielfältig, z.B. direkte Einnahme über Nahrungsmittel, Tröpfcheninfektion über die Luft, Schmierinfektion, Übertragung durch Bisse, Stiche oder Hautverletzungen. Generell vermag unsere natürliche Immunabwehr Bakterien meist abzuwehren, nur wenn die Anzahl bzw. der Infektionsdruck durch pathogene (krankheitsauslösende) Erreger zu hoch wird, kommt es zur Erkrankung. Immungeschwächte Menschen sind besonders gefährdet.

Manche Bakterienarten sind jedoch auch gesundheitsfördernd und lebensnotwendig für Menschen wie z.B. die Darmbakterien (z.B. Escherichia coli) oder Milchsäurebakterien (z.B. Lactobacillus). Andererseits gibt es auch pathogene E. coli wie z.B. Enterohämorrhagische Escherichia coli (EHEC), die beim Menschen blutige Durchfallerkrankungen (enterohämorrhagische Colitis) auslösen können.

Prophylaxe

Durch hygienische Maßnahmen wie Händewaschen, Reinigen mit waschaktiven Substanzen etc. lässt sich die Keimbelastung in der Regel gut eindämmen. Hiermit lässt sich bereits eine Keimreduktion von über 80 % erzielen. Durch Desinfektionsmaßnahmen wird eine Reduktion um mindestens 99,9 % erreicht. Beispiele sind chemische Desinfektion z.B. mit 70 % Ethanol, UV-Bestrahlung, Hitzebehandlung. In Lüftungssystemen werden hierfür auch geeignete HEPA-Filter (High Efficiency Particulate Airfilter) eingesetzt.

Therapie

Antibiotika sind die effizientesten Therapeutika bei Infektionen mit Bakterien. Penicillin, von dem Schimmelpilz Penicillium chrysogenum gewonnen, war eines der ersten therapeutisch eingesetzten Antibiotika. Heute gibt es mehrere Wirkstoffe, die gezielt nur gegen spezielle Bakterien wirken oder als sog. Breitband-Antibiotika zum Einsatz kommen. Bei falscher Dosierung oder zu kurzer Einnahme können sich jedoch resistente Stämme entwickeln. Das Bakterium Staphylococcus aureus besitzt eine Multiresistenz gegen fast alle bekannten Antibiotika und kann zu schwerwiegenden bis tödlichen Infektionen führen (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus Stämme - MRSA).

Typische Schäden

Bakterien können zum einen Infektionen hervorrufen sind aber auch an der biogenen Korrosion von Werkstoffen beteiligt, indem sie Säuren ausscheiden.

Gefahrenabschätzung

Eine Gefährdungsabschätzung lässt sich nur durch mikrobiologische Untersuchungen vornehmen. In bestimmten Bereichen sind jedoch prophylaktische Maßnahmen wie die Einhaltung der allgemeinen Hygieneanforderungen erforderlich.