"Mikrobiome haben bei vielen lebenswichtigen Fragen eine völlig unterbewertete Rolle"

Gabriele Berg, Leiterin des Instituts für Umweltbiotechnologie an der Technischen Universität Graz, über Ernährung, Pandemie und das Konzept der "One Health"

TU Graz Im Bild ist eine Mikroskopaufnahme einer Apfelschale zu sehen. Man sieht die Mikroorganismen der Schale.

Mikrobiome sind komplexe Lebensgemeinschaften von Kleinstlebewesen wie Bakterien, Viren und Pilzen. Diese existieren auf der ganzen Erde. Das Mikrobiom im menschlichen Darm hat in den vergangenen Jahren viel Aufmerksamkeit erhalten, als bekannt wurde, dass die Mikroorganismen auch unser Immunsystem, unsere mentale Gesundheit und selbst unser Sozialverhalten beeinflussen könnten. Doch nicht nur wir Menschen werden von Mikrobiomen besiedelt, die ganze Natur ist von diesen Lebensgemeinschaften geprägt. Prof. Dr. Gabriele Berg, Leiterin des Instituts für Umweltbiotechnologie an der Technischen Universität Graz, sieht sogar einen gewissen Zusammenhang zur Corona-Pandemie. Berg forscht seit über 25 Jahren am Mikrobiom von Pflanzen und Menschen. Mit 360 Publikationen und über 24.000 Zitationen gehörte sie 2018 und 2019 zum obersten Prozent der meistzitierten WissenschaftlerInnen weltweit.

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Frau Berg, mit SARS-CoV-2 ist ein Virus das bestimmende Thema unserer Zeit. Sie erforschen seit vielen Jahren die Gesamtheit aller Mikroorganismen, das sogenannte Mikrobiom. Gehört das Coronavirus dazu?

Berg: Ja, auch das neuartige Coronavirus gehört wie alle Viren zum Mikrobiom. Dieses spezielle Virus verbreitet aktuell Angst und Schrecken und verursacht viel Leid. Aber Viren sind, obwohl selbst keine Lebewesen , wichtige Dirigenten der Evolution. Über sehr lange Zeiträume hinweg sind zum Beispiel viele Virengene in unser menschliches Erbgut eingewandert. Viren bilden zusammen mit Bakterien, Archaeen, Pilzen, mikroskopisch kleinen Algen und Protisten ein gigantisches funktionelles Netzwerk auf der Erde, dessen Bedeutung den wenigsten bewusst ist.

Gibt es ein gesundes Mikrobiom?

Berg: Ein gesundes Mikrobiom ist divers, gleichmäßig strukturiert und bildet ein ausbalanciertes funktionelles Netzwerk. Krankheiten können in dysfunktionalen Mikrobiomen ihren Ursprung haben – sie können von anderen Menschen, Tieren, Pflanzen, Wasser übertragen werden – hier ist der Krankheitserreger entscheidend. Die Vernetzung und Bedeutung der Mikrobiome hat auch zum „one health“ Ansatz der Weltgesundheitsorganisation (WHO) geführt, in dem Humanmedizin, Veterinärmedizin und Umweltwissenschaften fächerübergreifend zusammenwirken.


Prof. Gabriele Berg steht mit zwei Mitarbeitern im Labor. Sie hält einen Apfel in der Hand, an dem sie das Mikrobiom erforscht.
Prof. Gabriele Berg (Mitte) forscht mit ihrem Team am Mikrobiom von Pflanzen und Menschen.

Umweltschützer und auch Wissenschaftler weisen darauf hin, dass bei vielen Pandemien, vielleicht auch bei der aktuellen, am Anfang zu tiefe Eingriffe des Menschen in die Natur eine wichtige Rolle gespielt haben.

Berg: Deshalb wird der „One Health“ Ansatz inzwischen vom Konzept der „Planetaren Gesundheit“ („Planetary Health“) abgelöst, Mediziner nehmen also das Gesamtökosystem in den Blick. Auch Tiere und Umwelt müssen gesund sein, damit unser aller Gesundheit gewährleistet ist.

Kritiker sagen, bei der aktuellen Pandemie gebe es keine Beweise für eine Rolle von Naturzerstörung. Wie sehen Sie das?

Berg: Das ist eine sehr wichtige Frage mit politischer Bedeutung. Ich bin froh, dass ein möglicher Zusammenhang nun wenigstens kontrovers diskutiert wird. Einen harten Beweis dafür zu erbringen ist sicherlich schwierig. Aber nach der Lektüre Tausender Studien zum globalen Mikrobiom würde ich die Aussage unterstützen, dass zu starke Eingriffe in die Natur – und eben speziell in die Mikrobiome – auch im Verlauf dieser Pandemie eine Rolle gespielt haben. Mikrobiome haben bei vielen lebenswichtigen Fragen eine völlig unterbewertete Rolle, übrigens auch beim Klimawandel.

Welche Faktoren begünstigen neben einer zu hohen Bevölkerungsdichte Pandemien?

Berg: Globalisierung, Urbanisierung und intensive Landwirtschaft sind Hauptreiber dieser negativen Entwicklungen. Wenn die Balance des Mikrobioms gestört wird, kommt es zu Krankheitsausbrüchen – dann vermehrt sich ein Mikroorganismus stärker als die anderen. Ob sich daraus Krankheiten, Epidemien oder Pandemien entwickeln, ist aber von vielen weiteren Faktoren abhängig, zum Beispiel von der Virulenz des Erregers, das heißt dessen Fähigkeit zur Ansteckung, und der Empfindlichkeit des Wirtes.

Welche Konsequenzen hat diese Dezimierung des Lebensraums und der Verlust von Biodiversität?

Berg: Die biologische Vielfalt, die normalerweise als „Krankenversicherung“ gegen Pandemien agiert, wurde drastisch minimiert. Hier braucht es dringend ein Umdenken. Der Anstieg globaler Transporte, der globale Austausch von Lebensmitteln und anderen Produkten, die schleichende Kontamination der Umwelt mit Chemikalien, der achtlose Umgang mit Plastikmüll: All diese Entwicklungen und das Zusammenwirken dieser Faktoren verändern die Mikrobiome und fördern somit unbeabsichtigt Krankheitsausbrüche von Viren, antibiotika-resistenten Keimen und Pilzen. 

Könnte das Mikrobiom umgekehrt auch Teil von Lösungen sein, zum Beispiel, indem sie eine Rolle bei der Entwicklung von Therapien oder Impfstoffen spielen?

Berg: Hygiene und Antibiotika waren im letzten Jahrhundert ausreichende Schutzschilder für uns. Heute stellen uns multiresistente Erreger und unbekannte Viren wie Covid-19 vor neue Herausforderungen. Mikrobiome liefern da in der Tat auch mögliche Lösungen: Sie stellen im Kampf gegen gefährliche Bakterien Schatztruhen für neue Antibiotika dar, denn Mikroorganismen produzieren diese, um sich gegenseitig in Balance zu halten. Gegenwärtig kennen wir aber erst einen ganz kleinen Teil von Mikrobiomen. Erst seit zwei Jahrzehnten haben wir überhaupt die nötigen Technologien, um diese zu erforschen. In aktuellen Forschungsprojekten wie zum Beispiel „Mikrobiom Mining“ suchen wir nach Genen mit unbekannten Funktionen – natürlich in der Hoffnung, dabei konkrete Lösungen zu finden.

Sie nennen die intensive Landwirtschaft einen der Treiber für negative Entwicklungen. Warum?

Berg: Produzenten und Konsumenten sind voneinander getrennt, das ist folgenschwer – für die Umwelt, aber auch für unsere Gesundheit. Wir alle essen zu wenig frische, regionale Produkte. Es gibt in unserer Forschung Hinweise darauf, dass unser Mikrobiom im Darm insbesondere frische Obst- und Gemüsesorten schätzt – mehr als etwas, was wochenlang irgendwohin transportiert wird oder gelagert wird und auch noch sterilisiert wurde. Wir wissen heute, dass wir durch Hygienemaßnahmen wahrscheinlich bereits einige Arten von Mikroorganismen ausgerottet haben. Hygiene ist in einem Umfeld wichtig, das steril sein muss, etwa in einem Operationssaal. Aber wir sterilisieren mittlerweile auch unsere Lebensmittel. Und das ist weniger gut. Ich erforsche deshalb, was ein gesundes Lebensmittelmikrobiom ist. Denn gesunde Nahrung ist die beste Prophylaxe.

Wie könnte Ihre Forschung hier Landwirte und Lebensmittelindustrie unterstützen?

Berg: Wir verfügen jetzt über verschiedene Methoden, mit denen wir komplexe Mikrobiome verstehen können. Damit können wir den menschlichen Einfluss auf das Mikrobiom überhaupt erst beurteilen und Fragen beantworten wie der, was mit Äpfeln passiert, die transportiert und gelagert werden, welche Sorten ein gesundes Mikrobiom haben und welchen Einfluss die Verarbeitung von Lebensmitteln spielt. Parallel dazu können wir neue, biotechnologische Konzepte entwickeln, zum Beispiel Samen mit den verlorenen, nützlichen Mikroorganismen zu bestücken anstatt mit Chemikalien.

Wieso ist das für die Gesundheit relevant?

Berg: Die Züchtung zielt bisher hauptsächlich auf den Ertrag und die Lagerfähigkeit ab. Das ging häufig zu Lasten des Geschmacks und der Widerstandsfähigkeit der Pflanzen. Denken Sie nur an das Aroma von Erdbeeren. Das setzt sich aus bis zu 300 Komponenten zusammen, die in Zusammenarbeit mit dem Mikrobiom gebildet werden. Aber deren mikrobielle Diversität wurde weggezüchtet. Ähnliches gilt für Bitterstoffe und viele weitere Faktoren, die wichtig für unser menschliches Mikrobiom sein können. Und das alles hat eben auch einen großen Effekt auf unsere Gesundheit, insbesondere das Immunsystem.

Lauch und Karotten liegen auf einem Wochenmarkt aus. Sogenannte alte Obst- oder Gemüsesorten haben viele gesundheitliche Vorteile verglichen mit konventionellen Züchtungen.
Im Gegensatz zu konventionellen Züchtungen enthalten alte Obst- oder Gemüsesorten mehr gesundheitsförderliche Stoffe.

Wie kann man als einzelner Konsument damit umgehen?

Berg: Es lohnt sich zum Beispiel, öfters mal auf dem Wochenmarkt oder im Hofladen einzukaufen, denn dort gibt es oft noch alte Obst- oder Gemüsesorten, die kaum verändert wurden, die viele Bitterstoffe und andere gesundheitsförderliche Stoffe enthalten. Noch dazu hat es viele andere Vorteile, weniger Verpackungsmüll, geringere Transportwege und vieles mehr, was unserer Umwelt zugutekommt.

Gibt es Erkenntnisse dazu, ob ein gesundes Mikrobiom dazu beiträgt, einer Corona-Infektion vorzubeugen?

Berg: Aktuell nicht, nein. Nur längerfristig können wir mit einem gesunden, ausbalancierten Mikrobiom von Mensch und Umwelt Krankheiten vorbeugen. Ist es, wie derzeit, erstmal zur Entwicklung eines neuen Erregers gekommen, erlaubt dieses keinen vollständigen Schutz. Es ist immer gut, sich gesund zu ernähren, aber einen akuten Schutz vor einer Ansteckung mit dem Corona-Virus bedeutet das nicht automatisch. So viel ist aber jetzt schon klar: es besteht ein Zusammenhang zwischen dem Krankheitsverlauf von Covid-19 und dem Mikrobiom. Übergewichtige und adipöse Menschen, bei denen oft ein gestörtes Mikrobiom beobachtet werden kann, zeigen deutlich häufiger einen schweren Verlauf als Menschen mit Normalgewicht.

Warum ist es grundsätzlich wichtig, sich vorzugsweise so zu ernähren, dass wir nützliche Mikroorganismen über unsere Lebensmittel zu uns nehmen?

 Berg: Es geht um längerfristige Fragen. Die Biodiversitätskrise ist schon lange bekannt; das Aussterben der Arten ist derzeit 100 bis 1000fach beschleunigt. Dies wurde jedoch von der Bevölkerung kaum wahrgenommen und selbst Wissenschaftlern stellen die Frage, wozu es Biodiversität überhaupt braucht. Botaniker und Zoologen haben in getrennten Experimenten daran geforscht, aber wenig überzeugende Argumente gefunden. Erst die mikrobielle Diversität liefert den Schlüssel zum Verständnis: Die Vielfalt des Lebens schützt vor dem Ausbruch von Pathogenen und fördert Gesundheit.

Was heißt das konkret?

2012 veröffentlichten Ilkka Hanski und Kollegen die sogenannte Biodiversitätshypothese, 2017 postulierte Martin Blaser die These der „fehlenden Mikroben“. In beiden Fällen geht es um einen Zusammenhang zwischen der schwindenden Diversität des Darm- und darüber hinaus des Umweltmikrobioms mit den chronischen Krankheiten des Menschen. Insbesondere Menschen in urbanen, entwickelten Gegenden haben im Gegensatz zu ländlichen Räumen beziehungsweise indigenen Naturvölkern eine niedrigere Diversität im Mikrobiom. Dazu haben viele Faktoren wie Globalisierung, Urbanisierung, Überbevölkerung, intensive Landwirtschaft und zu intensive Hygiene geführt. Jetzt fangen wir an, diese Zusammenhänge zu verstehen und daraus Erkenntnisse abzuleiten, die für die Ernährung und die Umweltpolitik gleichermaßen wichtig sind.

 

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