Dünne Stäbchen, runde, kugelförmige Kokken oder lange, bewegliche Fäden. Bakterien sehen sehr unterschiedlich aus.
"Die Vielfalt ist ungeheuer groß","
erklärt Hans-Peter Klenk. Er arbeitet in Braunschweig bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen. Proben Tausender Mikroorganismen, die weltweit erforscht werden, sind hier gelagert und registriert. Einen Überblick über die Vielfalt der Mikrobenwelt zu geben, ist immer noch unmöglich. Denn Mikrobiologen können nur solche Bakterien erforschen, die sich im Labor kultivieren, also vermehren lassen. Klenk:
""Etwa ein Prozent der Organismen, so schätzen wir heute, können wir kultivieren. 99 Prozent von allen Organismen dort draußen kennen wir überhaupt nicht."
Die letzten Jahre haben allerdings neue Ordnung in die Vielfalt der Mikroben gebracht. Möglich wurde das durch die Sequenzierung von Genomen. Das heißt: Die Forscher ermitteln die Reihenfolge der einzelnen Bausteine im Erbgut der Bakterien. Meist sind das mehrere Millionen Informationseinheiten. Gemeinsam mit dem US-amerikanischen Joint-Genome-Institute wollen die Braunschweiger Mikrobiologen in den nächsten Jahren die Genome aller wichtigen Bakteriengruppen sequenzieren. Da sind etwa 6.500, so Hans-Peter Klenk:
"Das bringt eine riesig große Datenmenge. Das Pilotprojekt allein, das wir jetzt laufen haben, da werden wir 160 dieser Genome anschauen. Wenn man sich die Anzahl der Gene ansieht, ist das das Zehnfache des Human-Genoms. Und worauf wir zielen, ist natürlich die ganzen 6500 eines Tages zu bekommen."
Wenn die Geschwindigkeit der Genom-Sequenzierung weiter steigt wie bisher, dann könnten in sechs bis acht Jahren 6500 Genome vollständig vorliegen. Hans-Peter Klenk ist da optimistisch. Schließlich konnte die Geschwindigkeit der Genom-Entzifferung zuletzt alle 1,5 Jahre verdoppelt werden. Doch das Datensammeln ist nur ein Anfang. Darauf aufbauend, entwickelt sich zurzeit die Systembiologie. Sie versucht mit Hilfe dieser Daten zu verstehen, wie Bakterien funktionieren. Das ist das Ziel von Vitor Martins dos Santos vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig.
"Die Sequenzierung von einem Genom, das ist nur eine Liste von Bausteinen. Dann braucht man natürlich einen Bauplan. Und diesen Bauplan gibt es nicht. Da versucht man mit sehr vielen Experimenten und mathematischen Modellen in verschiedenen Ansätzen, diesen Bauplan zu erstellen."
Der aus Portugal stammende Wissenschaftler konnte bereits erste Ergebnisse präsentieren. Im Computer kann Vitor Martins dos Santos nun die Abläufe im Innern eines Bakteriums darstellen. Das sieht aus, wie der Konstruktionsplan eines Autos, so der Wissenschaftler.
"Am Ende versucht man zu gucken: Was sind die besten Kombinationen, wie passt alles am besten zusammen. Dann gibt man das weiter, und das Auto wird gebaut. Das wäre das Ideale, um ein Bakterium zu verstehen."
Solche Baupläne sind die Voraussetzung, damit die Wissenschaftler in Zukunft selbst Bakterien konstruieren können. Aber das ist noch ein weiter Weg. Vorher müssen die Forscher noch viel Arbeitszeit am Computer verbringen. Ihre winzig kleinen Forschungsobjekte sollten sie dabei nicht aus den Augen verlieren, so Hans-Peter Klenk von der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig.
"Ohne Referenzproben im Kühlschrank sind die Genomdaten im Computer praktisch wertlos. Denn die Referenzstämme geben uns unsere Bezugspunkte, womit wir überhaupt arbeiten."
"Die Vielfalt ist ungeheuer groß","
erklärt Hans-Peter Klenk. Er arbeitet in Braunschweig bei der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen. Proben Tausender Mikroorganismen, die weltweit erforscht werden, sind hier gelagert und registriert. Einen Überblick über die Vielfalt der Mikrobenwelt zu geben, ist immer noch unmöglich. Denn Mikrobiologen können nur solche Bakterien erforschen, die sich im Labor kultivieren, also vermehren lassen. Klenk:
""Etwa ein Prozent der Organismen, so schätzen wir heute, können wir kultivieren. 99 Prozent von allen Organismen dort draußen kennen wir überhaupt nicht."
Die letzten Jahre haben allerdings neue Ordnung in die Vielfalt der Mikroben gebracht. Möglich wurde das durch die Sequenzierung von Genomen. Das heißt: Die Forscher ermitteln die Reihenfolge der einzelnen Bausteine im Erbgut der Bakterien. Meist sind das mehrere Millionen Informationseinheiten. Gemeinsam mit dem US-amerikanischen Joint-Genome-Institute wollen die Braunschweiger Mikrobiologen in den nächsten Jahren die Genome aller wichtigen Bakteriengruppen sequenzieren. Da sind etwa 6.500, so Hans-Peter Klenk:
"Das bringt eine riesig große Datenmenge. Das Pilotprojekt allein, das wir jetzt laufen haben, da werden wir 160 dieser Genome anschauen. Wenn man sich die Anzahl der Gene ansieht, ist das das Zehnfache des Human-Genoms. Und worauf wir zielen, ist natürlich die ganzen 6500 eines Tages zu bekommen."
Wenn die Geschwindigkeit der Genom-Sequenzierung weiter steigt wie bisher, dann könnten in sechs bis acht Jahren 6500 Genome vollständig vorliegen. Hans-Peter Klenk ist da optimistisch. Schließlich konnte die Geschwindigkeit der Genom-Entzifferung zuletzt alle 1,5 Jahre verdoppelt werden. Doch das Datensammeln ist nur ein Anfang. Darauf aufbauend, entwickelt sich zurzeit die Systembiologie. Sie versucht mit Hilfe dieser Daten zu verstehen, wie Bakterien funktionieren. Das ist das Ziel von Vitor Martins dos Santos vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig.
"Die Sequenzierung von einem Genom, das ist nur eine Liste von Bausteinen. Dann braucht man natürlich einen Bauplan. Und diesen Bauplan gibt es nicht. Da versucht man mit sehr vielen Experimenten und mathematischen Modellen in verschiedenen Ansätzen, diesen Bauplan zu erstellen."
Der aus Portugal stammende Wissenschaftler konnte bereits erste Ergebnisse präsentieren. Im Computer kann Vitor Martins dos Santos nun die Abläufe im Innern eines Bakteriums darstellen. Das sieht aus, wie der Konstruktionsplan eines Autos, so der Wissenschaftler.
"Am Ende versucht man zu gucken: Was sind die besten Kombinationen, wie passt alles am besten zusammen. Dann gibt man das weiter, und das Auto wird gebaut. Das wäre das Ideale, um ein Bakterium zu verstehen."
Solche Baupläne sind die Voraussetzung, damit die Wissenschaftler in Zukunft selbst Bakterien konstruieren können. Aber das ist noch ein weiter Weg. Vorher müssen die Forscher noch viel Arbeitszeit am Computer verbringen. Ihre winzig kleinen Forschungsobjekte sollten sie dabei nicht aus den Augen verlieren, so Hans-Peter Klenk von der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig.
"Ohne Referenzproben im Kühlschrank sind die Genomdaten im Computer praktisch wertlos. Denn die Referenzstämme geben uns unsere Bezugspunkte, womit wir überhaupt arbeiten."