Superlative im Kleinsten

Es gibt eine unvorstellbare Vielfalt unterschiedlichster Mikroorganismengruppen. "Wir haben erst begonnen, an der Oberfläche zu kratzen, was die Kenntnis über Mikroorganismen anbelangt. Wir haben heute Mittel und Wege, festzustellen, dass wir erst höchstens ein Prozent der Mikroorganismusarten kennen, und das sind schon viele, viele Tausend. Monatlich entdecken wir Mikroorganismusgruppen, die sich völlig von den bisher bekannten unterscheiden. Dieses Gebiet ist faszinierend oder auch absolut verrückt", bekennt Siegfried Scherer.

Vor zehn Jahren war der Stammbaum in drei grosse Reiche, die bakteria, die archä-bakteria und die eubakteria gegliedert. Heute spricht man nicht mehr von einem übersichtlichen Stammbaum, sondern von einem Stammbusch mit vernetzten Beziehungsgefügen. Die Mikroorganismen haben hin und her Gene ausgetauscht.

Führt man Sequenzvergleiche der Eukarioten durch, kommt man zu dem Ergebnis, dass alle Grossgruppen der Eukarioten nicht klar voneinander abtrennbar sind und sie auf einen Schlag in Erscheinung traten. Unbekannt ist der Ursprung der Mikroorganismen. Scherer meint, man könne nicht sagen, dass es unmöglich sei, den Ursprung der Mikroorganismen zu finden.

Auf Grund der heutigen Datenlage sei der Ursprung eindeutig unbekannt. Deshalb: Ob jemand als Ursprungstheorie die Evolution oder die Schöpfung vertritt, ist Sache des Glaubens.

Die Kleinsten

Die Mikroorganismen sind, was der Name schon sagt, die kleinsten Lebewesen auf der Erde. Die Amöben sind gerade mal 0,1 mm gross, die Zilliaten, die 0,01 mm Durchmesser haben, sieht man gerade noch als Trübung in einem Wassertropfen, die Bakterien sind 0,001 mm klein und die Viren mit 0,0001 mm die Kleinsten. In einen Stecknadelkopf von einem Millimeter Durchmesser kann man sechs Milliarden Bakterien packen.

Die Grössten

Der grösste Organismus der Erde ist nicht der Blauwal oder der ausgestorbene Pronto-Saurier, sondern ein Pilz namens armilaria ostoiä. Der parasitische Pilz lebt auf Holz und auf lebenden Bäumen. Die Pilzzellen durchwachsen das Holz und zerstören die Bäume. Prof. Scherer präsentierte die Luftaufnahme eines grossen Waldgebietes in den USA. Es zeigt weisse Flächen. Das sind die befallenen Bäume. Von verschiedenen Bäumen aus diesem Gebiet sind DNS-Analysen angefertigt worden. Sie zeigen zur grossen Überraschung der Forscher, dass es sich stets um das gleiche Individuum handelt! Der Pilz dehnt sich also über ein Gebiet von 5,5 km Durchmesser aus und wächst bis zu einem Meter tief in die Erde. Er soll 5000 Jahre alt sein.

Die Fruchtbarsten

Die Mikroorganismen sind gleichzeitig die fruchtbarsten Organismen der Erde. Sie bilden in 20 Minuten zwei Zellen, in 100 Minuten sind es 332 Zellen, in 200 Minuten gibt es 1024 Zellen und in 400 Minuten eine Million Zellen. Könnten sie sich 48 Stunden lang vermehren, so wäre das Gewicht dieser Mikroorganismen 1031 Gramm, das wäre das 4000-fache Gewicht unserer Erde. Zum Glück wird das Wachstum mangels Nährstoffen gestoppt. Im Labor können sie sich während rund acht Stunden vermehren.

Die Häufigsten

Die Mikroorganismen sind auch die Häufigsten. Es gibt 1232 Bakterienzellen auf der Erde. Auf einer Linie aufgereiht gäbe das eine Strecke von 1023 Kilometer. Diese Strecke bedeutet umgerechnet 1010 Lichtjahre, das ist der Durchmesser des bekannten Universums. Die Zahlen der Welt der Mikroorganismen kann man mit Zahlen des Universums in Beziehung setzen.

Die Extremsten

Mikroorganismen können bei einer Kälte von minus 20° C, aber auch bei einer extremen Hitze von plus 120° C leben, in heissen Quellen oder im untermeerischen Bereich. Hyperthermophyle Mikroorganismen frieren bei +90° C. Aber auch in Wolken reisen sie in 10 bis 20 Kilometer Höhe mehrfach um die Erde oder leben in fünf Kilometer Tiefe in der Erde in Poren von Gesteinen. Wie kamen diese kleinen Tierchen dorthin? Wann gelangten sie an ihre jetzigen Aufenthaltsorte – während der Schöpfung, vor oder nach der Sintflut? Noch nicht genug der extremen Standorte! Mikroorganismen leben im Erdöl, sie fressen Erdöl, sie produzieren Goldlagerstätten und wachsen in konzentrierter Schwefelsäure.

Global Players

Unsere kleinsten Lebewesen sind verantwortlich für die globalen Stoffumsätze auf unserer Erde. Es ist kaum vorstellbar, welche Stoffwechselleistungen sie hervorbringen. Ohne sie hätten wir kein funktionierendes Ökosystem. Unsere Erde ist in Stoffkreisläufen organisiert, d. h. organische Materie zersetzt sich und wird wieder neu synthetisiert. Und diese ungeheure Arbeit wird weltweit von den Mikroorganismen geleistet.

Verborgene Schönheit

So klein diese Organismen auch sein mögen, sie sind schön und vielfältig in ihren Erscheinungsformen. Die Komplexität in ihrer Kleinheit ist atemberaubend. Mikrobiologe Scherer erzählt, dass er Studenten stundenlang an Mikroskope mit einer 500-fachen oder 1000-fachen Vergrösserung setzt. Sie sollen das Staunen lernen über die unvorstellbare Schönheit und Vielfalt in einem Wassertropfen. Ein Beispiel ist die Kieselalge. Sie kann eine Vielfalt von ganz verrückten Skelettformen annehmen, nach denen sie auch benannt werden. Diese bizarren Formen sind nicht funktional zu erklären, sondern sie sind einfach faszinierend in ihrer Schönheit.

Wie lässt sich der Sinn für Schönheit erklären? In der ganzen Philosophiegeschichte wurde darüber immer wieder spekuliert. Scherer meint: "In der Philosophie kenne ich mich nicht aus. Aber ich kann sagen, Gott wollte, dass wir uns darüber freuen! Aber wir sollen auch darüber nachdenken, was dahinter ist. Wir müssen das Staunen am Anschauungsobjekt neu lernen." Auch Laien sollten die Möglichkeit haben, in ein Mikroskop zu schauen. Die Vielfalt der Formen lässt sich nicht nur funktional fassen. Scherer betont: "Die Form erklärt sich nicht vollständig durch die Funktion, sondern da ist ein Plus, das die Schönheit darstellt. Die Präsenz des Schöpfers als Urheber kommt in dieser unglaublichen vielfältigen Schönheit zum Ausdruck."

Die Bibel stellt fest: "Was man von Gott erkennen kann, ist unter den Menschen offenbart. Gott selber hat es ihnen offenbart. Gottes unsichtbares Wesen, das ist seine ewige Kraft und Gottheit, kann seit der Schöpfung der Welt an seinen Werken wahrgenommen werden" (Röm. 1,19–20).

Nano-Technologie

In der technischen Welt ist die Nano-Technologie heute gefragt. Auf kleinstem mikroskopischem Raum werden Programme von Maschinen in Chipgrösse gespeichert. Scherer meint selbstbewusst: "Ich bin Biologe und beschäftige mich schon lange mit Nano-Technologie. Für Mikrobiologen und Molekularbiologen ist das etwas ganz Normales."

Als Beispiel führt er die Verdoppelung des DNS-Moleküls an. Es wurden Genome eines Escherichia coli-Bakteriums durchsequenziert. In einem Bakterien-Genom von 0,001 mm Grösse sind fünf Millionen Basenpaare untergebracht. Diese Buchstabenzahl entspricht dem Inhalt von zwei kompletten Bibeln. Würde man diese Basenpaare an einem Faden aufreihen, so wäre seine Länge das 1000-fache der Zelllänge!

Für den Verdoppelungsprozess der DNS stehen 15 Einzelproteine zur Verfügung. Jedes Protein besteht wiederum aus mehreren hundert Einzelbausteinen. Beim Abschreiben der fünf Millionen Basenpaare unterläuft durchschnittlich ein Fehler, d. h. eine Mutation. Diese Häufigkeit entspricht dem Faktor 10-10 pro Basenpaar. Zur Veranschaulichung: Diese Zahl ergibt sich, wenn man 200 Bibeln abschreibt, und zwar mit der Geschwindigkeit von 20 Minuten pro Bibelabschrift, und dabei nur einen Fehler macht. Das ist Nano-Technologie vom Feinsten!

An der Fortbewegung von Bakterienzellen zeigt Prof. Scherer ein weiteres Beispiel für die Nano-Technologie in der Welt der Mikroorganismen. Eine Möglichkeit der Fortbewegung von Bakterienzellen ist die Zelldrehung, eine andere das Gleiten, bei dem die Zelle einen Schleim ausstösst, an dem sie sich dann entlang schiebt. Aber auch durch Geisseln, die spezifisch bewegt und gesteuert werden, kann sich ein Bakterium fortbewegen. Scherer demonstriert nun diese Art der Fortbewegung an dem Bakterium Escherichia coli, das im menschlichen Darm angesiedelt ist. An dem Zellleib dieses Bakteriums befinden sich Geisseln, die durch ein System in Bewegung versetzt werden, das sich mit einem Elektrorotationsmotor vergleichen lässt. Durch die Rotation der Geisseln wird der Vortrieb erzeugt.

Der Aufbau eines Motors ist komplex. Er besteht aus einer Achse, einer Antriebs- und Steuereinheit, zwei Lagern, einem Hukstruktur-Haken und aus dem Flagellum, das die Funktion einer Schiffsschraube hat. Der Bakterienmotor ist zwei Mikrometer lang. 35000 Motoren aneinander gereiht ergeben einen Millimeter. Die Länge der Geissel beträgt 10 Mikrometer, also das Fünffache des Zellleibs. Eine Bakterienzelle kann bis zu 15 Motoren besitzen, von denen jeder eine Arbeitsspannung von 25 bis 200 mV besitzt. Mit einer Drehzahl von 18000 Umdrehungen pro Minute entwickelt er eine Höchstgeschwindigkeit von 50 Mikrometer pro Sekunde, das entspricht der Geschwindigkeit eines Autos von 400 km/h. Um solch einen Motor zu bauen, werden 52 Proteine benötigt.

Der Motor mit Geissel wird aus 19 Proteinen synthetisiert. Wiederum sieben Proteine sind für die Regulation der Synthese des Motors zuständig. Für den Zusammenbau sind 12 Proteine verantwortlich. Acht Proteine haben die Aufgabe der Chemotaxis. Durch Chemorezeptoren, die sich in der Riechnase am Vorderteil des Bakteriums befinden, erfolgt die Steuerung der Flagellen. Für weitere sechs Proteine hat man die dazugehörige Funktion noch nicht gefunden.2

Nach der Evolutionstheorie geht die Veränderung in kleinen Schritten voran, die sich durch Selektion bewähren. Dieser Bakterienmotor funktioniert aber nur in dieser Komplexität. Würde ein Protein fehlen, funktionierte der Motor nicht. Das besagt das Gesetz der Irreduzierbarkeit von Komplexität. Wie solch ein Motor entstanden sein soll, ist bis heute unbekannt. "Das bedeutet allerdings nicht, dass damit die Evolutionstheorie widerlegt ist", betont Scherer.

Grundsätzlich sei zu bemerken, dass es nie gelingen werde, die Evolutionstheorie wie auch die Schöpfungstheorie zu beweisen, da sich historische Prozesse unserer Beobachtung entzögen. Entstehungstheorien könnten niemals naturwissenschaftlich bewiesen werden. Sie stellten Hypothesen dar, die nur mit mehr oder weniger schlüssigen Hinweisen untermauert werden können. Der Ansatz zur Entscheidung für eine Ursprungstheorie liege in einem Glauben begründet.

Mikroben und Menschen

Auch der Mensch ist intensiv mit Mikroorganismen besiedelt. Auf einem cm2 Haut siedeln sich 1000 bis 10000 Bakterien an. Insgesamt ist der Mensch mit 1014 Zellen besiedelt, das sind ein Kilogramm Mikroorganismen pro Mensch. Damit ist er mit 100-mal mehr Bakterienzellen besiedelt, als er selber aus menschlichen Zellen besteht. Besonders beliebt als Aufenthaltsort ist die Hautflora, die Mundhöhlenflora, die Darmflora und die Vaginalflora.

In der Mundhöhle tummeln sich Milchsäurebakterien und Streptokoken. Allein in einer Zahnlücke können sich bis fünf Milliarden Bakterien aufhalten. Unser Darm ist von mehr als 5000 Mikroorganismusarten besiedelt, von denen wir ein bis fünf Prozent kennen. "Wir leben in einer komplett unverstandenen Symbiose mit unserer Darmflora", resümiert Siegfried Scherer.

Wir werden aber von den Kleinstlebewesen nicht nur besiedelt und beschützt, sondern auch angegriffen. Um den Angriff von pathogenen Mikroben abzuwehren, besitzen die menschlichen Zellen verschiedene Infektionsbarrieren. Im Blut existiert eine Immunzelle, die um eine feindliche Hefenzelle herum fliesst, sie verdaut und damit zerstört.

Doch die Immunzellen bleiben nicht immer siegreich. Wenn die feindlichen Amöben eine Blutzelle angreifen, lagern sie sich an sie, geben Gift an sie ab und zerstören so die Zellstruktur. Nach statistischen Angaben wurden im Jahre 2001 in Deutschland 205000 Darminfektionen registriert, bei einer Dunkelziffer von rund 50 Prozent. Ein 25-Jähriger hat durchschnittlich bereits zehn Darminfektionen hinter sich. Unabhängig, ob eine Krankheit ausbricht oder nicht, tobt ständig ein Krieg in uns.

Pathogene Zellen können in eine fremde Zelle eindringen und sich im Zellsaft der fremden Zelle fortbewegen. Sie wandert innerhalb der Zellen, indem sie in Nachbarzellen eindringt, ohne dass das Immunsystem es bemerkt. Die feindliche Zelle baut sich aus Proteinen der Gastzelle einen Schweif, mittels dessen sie sich fortbewegt. Sie können so sogar die Blut-Hirn-Schranke unterwandern und die gefährliche Encephalitis auslösen. Eine besondere Gefährlichkeit hat er für Schwangere, da er auch die Plazenta-Schranke überwinden kann. So verursacht der Erreger Infektionen bei Ungeborenen, Fehlgeburten und Behinderungen.

Die Wirkungsweise des Erregers ist hochkomplex. Eigens um die Funktion dieses Erregers zu verstehen, fand kürzlich ein Kongress mit Hunderten von Wissenschaftlern statt.

Mikroorganismen sind für den Menschen Helfer oder Killer. Sie sind nicht wertneutral. Jedes Jahr sterben unzählige Menschen an bakteriellen Infektionen. Scherer meint: "Das Verrückte ist, dass die Genialität der Tötungsinstrumente der Genialität der Schönheit in nichts nachsteht. Leben ist viel mehr als das Beschreibbare der Molekularen Biologie, der Mikrobiologie oder der Zoologie."

Der Münchner Professor betont, dass Leben aus Schönem und Hässlichem, Gutem und Bösem, aus Leid und Freude, aus Symbionten und Parasiten, aus Helfern und Killern bestehe. Leben könne man nicht auf die Ebene Materie und Energie reduzieren. Die Ebenen der Information und des Geistes müssten mit eingeführt werden.

Wie wurden aus Helfern Killer?

Die Mikroorganismen sind – wie die ganze Tierwelt – aus den Fugen geraten, denn auch sie sind Teil der gefallenen Schöpfung. Sie sind pervertiert oder auch degeneriert und haben Strukturen angenommen, die nur noch auf das Töten ausgerichtet sind. Wenn wir davon ausgehen, dass die Schöpfung ursprünglich nur gut war, dann stellt sich die Frage, durch welche Mechanismen in Teilen der Tierwelt denn die tödliche Umstrukturierung geschah?

Inzwischen ist die Forschung so weit, dass sie einen Mechanismus beobachten kann, der aus dem einfachen Darmbakterium Escherichia coli einen tödlichen Cholera-Erreger macht. War die Natur ursprünglich gut und erst durch den Sündenfall destruktiv manipuliert worden, dann müssten sich solche nachträglichen Abänderungen beobachten lassen. Und genau solche Mechanismen entdecken Biologen heute.

Doch diese Gefallenheit, die uns auf Schritt und Tritt begegnet, ist nicht das Ende. Wir wissen, dass Jesus den Tod überwunden hat, der durch solche bakteriellen Killer verursacht wurde. Das Kreuz als Siegeszeichen steht über der gefallenen Schöpfung. "Das ist eine der wesentlichsten Botschaften, die wir von der Studiengemeinschaft Wort und Wissen haben. Es geht uns nicht in erster Linie darum, unseren Kollegen den Irrtum der Evolutionstheorie nachzuweisen, sondern es geht uns um die Botschaft, dass der durch die gefallene Schöpfung mit ihr verwobene Todesprozess ein sichtbares Ende haben wird und sein geistiges Ende schon gehabt hat: am Kreuz. Wir wissen, dass es eine Auferstehung gibt, dass wir eine Hoffnung haben, die weit über das hinausgeht, was wir denken können", proklamiert der W+W-Vorsitzende.

Mit einem triumphalen Schlussakkord zieht Scherer schliesslich den Bogen von der Komplexität und Schönheit der Mikroorganismen über deren Todesstruktur, bis hin zur biblischen Verheissung einer neuen Schöpfung.

"Gott wird einen neuen Himmel und eine neue Erde schaffen, mit derselben Vollmacht, aus der heraus er die erste Schöpfung schuf (Off. 21). Das ist unsere Botschaft für die Welt."

1 Studiengemeinschaft Wort und Wissen e. V., Rosenbergweg 29, DE-72270 Baiersbronn, www.wort-und-wissen.de
Als Literatur zu empfehlen ist das Lehrbuch: Reinhard Junker/Siegfried Scherer, Evolution. Ein kritisches Lehrbuch, 4. Auflage, Giessen, 1998
2 Junker/Scherer, Evolution. Ein kritisches Lehrbuch, S. 129–133, mit Wahrscheinlichkeitsberechnung der Entstehung des Rotationsmotors.

Autor: Eugen Schmid