MicrobeThingsMacro - Mikroben ganz groß!

Mikroben sind ja bekanntlich klein – sehr klein sogar. Aber was ist eigentlich die kleinste Mikrobe der Welt? Diese Frage kann ich in dieser Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß! nicht beantworten. Ihr könnt mich aber zumindest bei der Recherche begleiten und von den spannenden Geschichten hören, über die ich bei der Suche nach der kleinsten Mikrobe gestolpert bin. Beispielsweise, die Geschichte, wie aus einer Mikrobe mit einem winzigen Genom, Mycoplasma genitalium, ein synthetischer Mikroorganismus wurde, der neben JCVI-syn1.0 oder Mycoplasma laboratorium eben auch den Namen Synthia trägt.

Kapitel

00:00 – Intro

01:24 – Die Jagd nach der kleinsten Mikrobe

04:21 – Leben am Minimum

05:33 – M. genitalium – Minimikrobe mit Minigenom

08:44 – Der Weg zum Minimalgenom

10:24 – Die Geburtstunde von Synthia

14:03 – Fazit und Verabschiedung

Was ihr in dieser Folge lernen konntet…

Die Frage nach der kleinsten Mikrobe der Welt ist unglaublich schwer zu beantworten. Bei so kleinen Größenordnungen stoßen wir schnell an die Grenzen dessen, was noch als Lebewesen zählt

Das kleinste bislang bekannte und anerkannte Bakterium ist Mycoplasma genitalium. Mit nur 300 nm Durchmesser ist es etwa 10-fach kleiner als E. coli und hat ein winziges Genom von nur knapp 600.000 Basenpaaren.

Forschende um J. Craig Venter erzeugten auf Basis von M. genitalium den synthetischen Organismus JCVI-syn1.0 oder M. laboratorium Synthia. Sie ermittelten, welche Gene das Bakterium zum Überleben braucht, und konstruierten nur aus diesen ein Genom. Damit gelang es ihnen, einen überlebensfähigen synthetischen Organismus zu schaffen.

Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier.

Links & weitere Infos

Übersichtsartikel zu kleinen Mikroorganismen

Velimirov, B. (2001), Microbes and Environments, 16(2), S. 67–77.

Martel, J. und Young, J.D.-E. (2008), PNAS, 105(14), S. 5549–5554.

Glass, J.I. u. a. (2017), Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 9(12), S. a023861.

Mycoplasma, Carsonella und Nanoarcheum

Waites, K.B. und Bébéar, C. (2023), ClinMicroNow. John Wiley & Sons, Ltd, S. 1–23.

Nakabachi, A. u. a. (2006), Science, 314(5797), S. 267–267.

Huber, H. u. a. (2002), Nature, 417(6884), S. 63–67.

Zum Genom von Mycoplasma und der Konstruktion von Synthia

Fraser, C.M. u. a. (1995), Science, 270(5235), S. 397–404.

Glass, J.I. u. a. (2006), PNAS, 103(2), S. 425–430.

Gibson, D.G. u. a. (2010), Science, 329(5987), S. 52–56.

Hutchison, C.A. u. a. (2016), Science, 351(6280), S. aad6253.

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Ohne sie gäbe es kein Pils, kein Helles und kein Märzen: Saccharomyces pastorianus – auch bekannt unter ihrem historischen Namen Saccharomyces carlsbergensis – ist die wohl bedeutendste Bierhefe der Welt. In dieser Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß! geht es um die Geschichte ihrer Entdeckung und die Entstehung des Lagerbiers. Und wer sich schon immer mal gefragt hat, was eigentlich obergärige und untergärige Biere sind, wie alkoholfreie Biere hergestellt werden oder was der Unterschied zwischen alkoholfrei und 0,0% auf dem Etikett bedeutet, findet hier die Antwort!

Kapitel

00:00 – Intro

02:54 – Eine kurze Geschichte der Braukultur

07:15 – Obergärige vs. untergärige Biere

09:45 – S. carlsbergensis – ein ungewöhnliches Hybrid

11:16 – Carlsberg Original 1883 Rebrew

12:22 – Herstellung alkoholfreier Biere

17:06 – Zusammenfassung und Fazit

Was ihr in dieser Folge lernen konntet…

S. carlsbergensis ist eine der bedeutendsten Bierhefen der modernen Braukultur. Als Hybrid aus S. cerevisiae und der in Patagonien gefunden S. eubayanus, ist diese Hefeart für die Fermentation untergäriger Biere verantwortlich.

Erstmals isoliert wurde die Hefe 1883 durch Emil Christian Hansen im Labor der Carlsberg Brauerei in Kopenhagen. Er nannte die Mikrobe 1908 S. carlsbergensis, eigentlich trug sie aber bereits den Namen S. pastorianus, der heute noch die offiziell anerkannte Bezeichnung ist.

Obergärige Hefen bleiben in Sprossverbänden zusammen und erhalten durch die Kohlensäure Auftrieb, schwimmen im Brauansatz also oben, während untergärige Hefen eher zur Sedimentation neigen. Durch unterschiedliche Fermentationstemperaturen unterscheiden sich die Geschmacksprofile teils deutlich.

Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier.

Links & weitere Infos

Historischer Rückblick

Barnett, J.A. und Barnett, L. (2011) Yeast research: a historical overview. ASM press.

Allgemeines zu Brauhefen

Boulton, C. und Quain, D. (2013) Brewing Yeast and Fermentation. John Wiley & Sons.

Gibson, B.R. a. (2013), Yeast, 30(7), S. 255–266.

Entwicklung und Genetik von S. carlsbergensis

Gallone, B. a. (2018), Current Opinion in Biotechnology, 49, S. 148–155.

Hutzler, M. a. (2023), FEMS Yeast Research, 23, S. foad023.

Libkind, D. a. (2011), Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(35), S. 14539–14544.

Nakao, Y. a. (2009), DNA Research, 16(2), S. 115–129.

Historisches Re-Brew-Projekt

Newsroom » Carlsberg Research Lab Rebrews the Father of Quality Beers « Carlsberg Group

Alkoholarme und alkoholfreie Biere

Brányik, T. a. (2012), Journal of Food Engineering, 108(4), S. 493–506.

Sommerzeit ist Ferienzeit! Und nach ein paar warmen Tagen am Meer, kann es durchaus sein, dass man in das Vergnügen kommt, Meeresleuchten beobachten zu können. Wie dieses besondere Phänomen entsteht und welche Geheimnisse eine der verantwortlichen Mikroben, Noctiluca scintillans, noch so birgt – das erfahrt ihr in dieser Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß!

Kapitel

00:00 – Intro

02:02 – Noctiluca scintillans – ein ungewöhnlicher Dinoflagellat

03:09 – Die Entstehung des Leuchtens und wie es vor Fressfeinden schützt

06:31 – N. scintillans, die Planktonangel und grüne Endosymbionten

09:51 – Red Tides, Gefahr durch N. scintillans

10:33 – Fazit und Verabschiedung

Was ihr in dieser Folge lernen konntet…

Noctiluca scintillans ist mitverantwortlich für die Entstehung des Meeresleuchtens. Zur Verteidigung gegen Fressfeinde besitzt der Dinoflagellat Scintillons, Organellen, in denen Luciferin oxidiert wird. Dabei wird Licht frei, dass Fressfeinde abschrecken, deren Fressfeinde anlocken oder eben durch Menschen als Meeresleuchten wahrgenommen werden kann.

Noctiluca scintillans gehört zu den Dinoflagellaten und schwimmt als Plankton relativ passiv im Meer herum. Seine Nahrung, ebenfalls Plankton, fischt es mithilfe klebriger Mucusfäden aus dem Wasser. Einige Zellen von Noctiluca scintillans gehen auch eine Symbiose mit photosynthesefähige Pedinomonas noctiluca ein. Dann werden die eigentlich rot pigmentierten Zellen grün.

Grüne und rote Noctiluca scintillans unterscheiden sich in ihrer globalen Verteilung. In hohen Konzentrationen lösen sie nicht nur Meeresleuchten auch, sondern auch „rote Tiden“, die durch erhöhte Ammonium- und niedrige Sauerstoffkonzentrationen zu Fisch- und Korallensterben führen.

Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier.

Links & weitere Infos

Taxonomie, Morphologie und Verbreitung

Harrison, P.J. et al. (2011), Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 29(4), pp. 807–831.

Ollevier, A. et al. (2021), Frontiers in Marine Science, 8.

Ernährung und Endosymbiose

Kiϕrboe, T. and Titelman, J. (1998), Journal of Plankton Research, 20(8), pp. 1615–1636.

Saito, H., Furuya, K. and Lirdwitayaprasit, T. (2006), Plankton and Benthos Research, 1(2), pp. 97–101.

Biolumineszenz

Valiadi, M. and Iglesias-Rodriguez, D. (2013), Microorganisms, 1(1), pp. 3–25.

Ökologische Bedeutung

Fonda Umani, S. et al. (2004), Journal of Plankton Research, 26(5), pp. 545–561.

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Es sieht aus, als hätte ein Regenschauer grüne Gallerte vom Himmel fallen lassen. Kein Wunder also, dass Nostoc commune über Jahrhunderte Namen wie „Sternenrotz“ oder „Hexenspei“ erhielt. In dieser Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß! erkunden wir die Facetten dieses außergewöhnlichen Cyanobakteriums, von seinen spezialisierten Zelltypen, seinen Fähigkeiten zur interzellulären Kommunikation und seiner Zusammenarbeit mit Pflanzen bis hin zu seiner Rolle in der Evolution des Lebens und modernen biotechnologischen Anwendungen.

Kapitel

00:00 – Intro

01:02 – Nostoc commune – der rätselhafte Sternenrotz

04:17 – Exkurs: Cyanobakterien und ihre Bedeutung in der Erdgeschichte

08:36 – Arbeitsteilung bei Nostoc commune

13:19 – Nostoc als Symbiont für Pflanzen

15:02 – Die Teichpflaume und Nostoc als Delikatesse

16:58 – Nostoc in Forschung und Biotechnologie

18:18 – Zusammenfassung und Fazit

Was ihr in dieser Folge lernen konntet…

Nostoc commune wirkt wie ein geheimnisvoller Schleimklumpen, ist aber tatsächlich ein Cyanobakterium, das bereits vor dem Regen auf dem Boden lebt. Erst wenn seine wasserbindende Schleimschicht aufquillt, wird die Kolonie als gallertartige Masse sichtbar.

Nostoc commune zeigt komplexe Formen der Zusammenarbeit. Innerhalb langer Zellketten übernehmen verschiedene Zelltypen unterschiedliche Aufgaben wie Photosynthese, Stickstofffixierung oder das Überdauern extremer Umweltbedingungen.

Cyanobakterien gehören zu den wichtigsten Organismen der Erdgeschichte. Sie trugen zur Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre bei, stehen vermutlich am Ursprung der Chloroplasten in Pflanzen und sind bis heute wichtige Akteure in vielen Ökosystemen.

Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier.

Links & weitere Infos

Allgemeines und Pressemitteilung der VAAM

Mikrobe des Jahres 2014 / VAAM - Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie e.V.

Dersch, P. et al. (2022) Allgemeine Mikrobiologie. 11., vollständig überarbeitete Auflage. Edited by G. Fuchs, M. Bramkamp, and H.G. Schlegel. Stuttgart New York: Georg Thieme Verlag (Thieme eRef).

Engelhardt, H. (2014), BIOspektrum, 20(2), pp. 234–235.

Potts, M. (1997) , International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 47(2), pp. 584–584.

Ausdifferenzierung verschiedener Zelltypen

Flores, E. and Herrero, A. (2010), Nature Reviews Microbiology, 8(1), pp. 39–50.

Symbiose mit Pflanzen

Álvarez, C. et al. (2023), Journal of Experimental Botany, 74(19), pp. 6145–6157.

Biotechnologie und Zukunftsaussichten

Onyeaka, H. et al. (2025), Sustainable Microbiology, 2(4), p. qvaf025.

Kimura, Y. et al. (2016), Eco-Engineering, 28(2), pp. 43–51.

Eine Mikrobe, die Käfer befällt und ihnen dadurch nicht schadet, sondern sie stärker, größer und ausdernder macht? Was nach Katastrophenfilm klingt, ist tatsächlich Wirklichkeit. Caballeronia insecticola lebt ihm Darm des Bohnenkäfers Riptortus pedestris und hilft diesem bei der Vermehrung und Ausbreitung. Um das zu bewerkstelligen, wendet das Bakterium eine ungewöhnliche Fortbewegungsmethode an. Die Flagellen eng um den Leib geschlungen, dreht sich das Bakterium wie ein kleiner Bohrkopf durch enge Passagen im Darm des Käfers. Wie genau das funktioniert und was die Beziehung zwischen Bakterium und Käfer noch so bereithält, erfahrt ihr in der heutigen Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß!

Kapitel

00:00 – Intro

02:06 – R. pedestris, der Bohnenkäfer und die Auswirkungen von C. insecticola

05:29 – Wie C. insecticola seinen Wirt besiedelt

08:07 – C. insecticola und seine ungewöhnliche Fortbewegung

10:47 – Zusammenfassung und Fazit

Was ihr in dieser Folge lernen konntet…

· Caballeronia insecticola lebt in einer symbiontischen Beziehung mit dem Bohnenkäfer Riptortus pedestris. Die Käfer profitieren durch eine bessere Ausbreitung und Vermehrung.

· C. insecticola besidelt den Darm des Käfers. Um in die spezialiserten Darmkrypten vordingen zu können, muss die Mikrobe eine enge Passage überwinden. Dafür wickelt sich das Bakterium die Flagellen um den Leib und dreht sich wie ein Bohrkopf durch den engen Durchgang.

Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier.

Links & weitere Infos

Erstbeschreibung und Reklassifizierung

Takeshita, K. et al. (2018), Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 68(7), pp. 2370–2374.

Dobritsa, A.P. and Samadpour, M. (2019), Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 69(7), pp. 2057–2063.

Auswirkungen von C. insecticola auf R. pedestris

Jung, M. and Lee, D.-H. (2023), J. Asia-Pac. Entomol., 26(2), p. 102085.

Kho, J.-W., Jung, M. and Lee, D.-H. (2024), J. Insect Sci., 24(5), p. 5.

Entwicklung der Darmkrypten

Kikuchi, Y. et al. (2020), The ISME J., 14(7), pp. 1627–1638.

Flagellare Umwicklung zur Fortbewegung

Yoshioka, A. et al. (2026), Nat. Commun., 17(1), p. 713.