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Mikrobiologie
Die Mikrobiologie ist ein Teilgebiet der Biologie und der Medizin. Beispiel aus der Bakteriologie: Escherichia coli, einer der wichtigsten Modellorganismen …
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Gegenstand der Mikrobiologie
Die Mikrobiologie ist die Wissenschaft und Lehre von Mikroorganismen. Dazu gehören Lebewesen, die als einzelne Individuen nicht mit bloßem Auge erkannt werden können: Archaeen, Bakterien, Pilze, Protozoen (Urtierchen) sowie ein- und wenigzellige Algen, die Mikroalgen. Sie untersucht außerdem Viren, obwohl diese nicht als Lebewesen gelten. Mikrobiologie ist ein Teilgebiet der Biologie und der Medizin.
Beispiele für untersuchte Organismen und Viren sind das Bakterium Escherichia coli als wichtiger Modellorganismus, der Pilz Trichoderma fertile, das Bodenprotozoon Colpoda inflata und das Tabakmosaikvirus. Colpoda inflata ernährt sich von Bakterien und beeinflusst das Nährstoffmilieu in Böden. Das Tabakmosaikvirus verursacht die Mosaikkrankheit bei Tabakpflanzen.
Fachgebiete und untersuchte Gruppen
Die Mikrobiologie lässt sich nach verschiedenen Gesichtspunkten unterteilen. Eine Einteilung richtet sich nach Anwendungen in anderen Disziplinen, etwa in Medizinischer Mikrobiologie, Lebensmittelmikrobiologie und Technischer Mikrobiologie. Andere Fachrichtungen beziehen sich auf den Lebensraum der Mikroorganismen, zum Beispiel Geomikrobiologie, Meeresmikrobiologie und Bodenmikrobiologie.
Weitere Teilgebiete werden nach den behandelten Organismengruppen benannt:
- Die Bakteriologie untersucht Bakterien.
- Die Mykologie untersucht Pilze.
- Die Protozoologie untersucht Urtierchen.
- Die Virologie untersucht Viren.
Die Zugehörigkeit von Viren zu den Lebewesen und damit zu den Mikroorganismen ist umstritten. Meist werden sie nicht zu den Lebewesen gezählt oder als Grenzform des Lebens angesehen. Trotzdem erforschen Mikrobiologen Viren; deshalb gilt die Virologie als Teilgebiet der Mikrobiologie.
Untersuchungsmethoden
Die Mikrobiologie nutzt Methoden mehrerer biologischer Fachbereiche. Dazu gehören die Zytologie, also die Wissenschaft und Lehre von den Zellen, die Genetik, die Biochemie, die Ökologie und die Systematik. Systematik dient der Einordnung von Organismen.
Weil Mikroorganismen sehr klein sind, ist die Mikroskopie besonders wichtig. Sie ermöglicht es, die Organismen sichtbar zu machen und zu untersuchen. Ebenso bedeutsam sind Methoden zur Kultivierung. Dabei werden Mikroorganismen auf geeigneten Nährmedien gezüchtet, damit sie genauer untersucht werden können.
Bedeutung und Anwendungen
Ergebnisse der Mikrobiologie werden in vielen Bereichen eingesetzt. Dazu zählen die Biotechnologie einschließlich der Lebensmitteltechnologie, die Abfalltechnik, die Materialtechnik, die Medizin sowie die mikrobiologische Forensik. In der Medizin sind insbesondere das Mikrobiom und Infektionskrankheiten wichtige Anwendungsfelder.
Mikroorganismen eignen sich außerdem besonders gut als Modellorganismen für die genetische Forschung. Ihre Genome sind relativ klein und überschaubar. Zudem können sie leicht in sehr großer Individuenzahl untersucht werden.
Entwicklung der Mikrobiologie
Die mikrobiologische Forschung begann mit dem Einsatz von Mikroskopen. Robert Hooke untersuchte im Auftrag der Royal Society verschiedene kleine Lebewesen und Gegenstände. Antoni van Leeuwenhoek, Privatgelehrter und Tuchhändler, entdeckte etwa 1665–1670 erstmals mehrere Mikroorganismen. Beide gehörten zu den Ersten, die brauchbare Mikroskope konstruierten. Solche Geräte waren eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung der Mikrobiologie; Mikroskope waren zwischen 1590 und 1610 erfunden worden.
Im 19. Jahrhundert wurden Hefegärungspilze entdeckt, 1837 außerdem durch Agostino Bassi ein Pilz als Erreger einer Seidenraupenkrankheit. In der Mitte des 19. Jahrhunderts fand man fadenförmige Stäbchen im Blut von Schafen und Kühen mit Milzbrand.
Louis Pasteur (1822–1895) schuf 1864 Grundlagen der Pasteurisierung. Durch kurzzeitiges Erhitzen von Nahrungsmitteln wird die Gärung verhindert und damit die Haltbarkeit von Lebensmitteln erhöht. Pasteur widerlegte außerdem die Theorie der Urzeugung, nach der Mikroorganismen spontan aus unbelebter Materie entstehen sollten.
Robert Koch (1843–1910) förderte die medizinische Mikrobiologie maßgeblich. Er suchte systematisch nach krankheitsauslösenden Mikroorganismen und bewies diesen Zusammenhang durch die Entdeckung des Tuberkuloseerregers Mycobacterium tuberculosis. Koch führte außerdem feste Nährmedien zur Kultivierung ein: zunächst Kartoffelscheiben, danach mit Gelatine verfestigte Nährmedien und schließlich Agar als Verfestigungsmittel.
