Probiotika
Bacillus subtilis: Herkunft und Forschung
Von der Entdeckung 1835 bis zum Futterzusatz: wie aus einem Bodenbakterium ein untersuchter Probiotika-Stamm wurde.
Inhalt
Zusammenfassung
- Bacillus subtilis wurde 1835 erstmals beschrieben und 1872 von Ferdinand Cohn der Gattung Bacillus zugeordnet.
- Cohns Arbeiten zur Hitzebeständigkeit der Sporen trugen dazu bei, die Lehre von der Urzeugung zu widerlegen.
- Das Genom wurde 1997 vollständig sequenziert; das Bakterium gilt als Modellorganismus der Mikrobiologie.
- Der in Ergänzungsfuttermitteln verbreitete Stamm DSM 15544 ist unter der Kennnummer 4b1820 geführt.
Ein Bakterium aus dem Heuaufguss
Die Geschichte beginnt 1835, als Christian Gottfried Ehrenberg einen Mikroorganismus beschrieb, den er Vibrio subtilis nannte. Gefunden wurde er dort, wo man im 19. Jahrhundert nach Mikroben suchte: in einem Aufguss aus Heu und Wasser.
1872 ordnete der Breslauer Botaniker Ferdinand Cohn dasselbe Bakterium der Gattung Bacillus zu. Seither heißt es Bacillus subtilis. Der Beiname bedeutet „fein“ oder „zart“ – eine Beschreibung der stäbchenförmigen Zellen, nicht ihrer Widerstandsfähigkeit.
Wie die Sporen eine wissenschaftliche Streitfrage entschieden
Im 19. Jahrhundert war offen, ob Leben spontan aus toter Materie entstehen kann. Für diese Annahme sprach eine hartnäckige Beobachtung: Nährlösungen, die gekocht worden waren, zeigten nach einiger Zeit erneut mikrobielles Wachstum. Wenn Kochen alles Leben abtötete, war unklar, woher das neue Wachstum stammte.
Cohn untersuchte an Bacillus subtilis eine Struktur, die er als Endospore beschrieb: eine Dauerform, die die Zelle unter ungünstigen Bedingungen ausbildet. Sie stellt den Stoffwechsel ein, gibt Wasser ab und umgibt das Erbgut mit mehreren Schutzschichten. Kurzes Kochen überstehen diese Sporen.
Damit war die Beobachtung erklärt, ohne Urzeugung anzunehmen: Die Nährlösung war nicht steril gewesen. Die Sporen hatten überlebt und waren später ausgekeimt. Erforderlich war längeres oder wiederholtes Erhitzen – ein Prinzip, das bis heute in der Sterilisation angewendet wird.
Was eine Endospore aushält
Die Spore ist keine Zelle im gewöhnlichen Sinn. Ihr Wassergehalt ist stark reduziert, das Erbgut liegt durch Schutzproteine stabilisiert vor, und mehrere Hüllschichten schirmen es ab. In diesem Zustand findet nahezu kein Stoffwechsel statt.
Das Ergebnis ist eine Widerstandsfähigkeit gegen Hitze, Trockenheit, Strahlung und saure Umgebungen, die vegetative Zellen nicht erreichen. Kehren günstige Bedingungen zurück, keimt die Spore aus und wird wieder zur teilungsfähigen Zelle.
Für probiotische Anwendungen sind zwei Folgen davon entscheidend. Erstens übersteht die Spore die Magenpassage ohne technischen Schutz – beim Hund liegt der pH-Wert im nüchternen Magen üblicherweise zwischen 1 und 2. Zweitens kommt die Spore ohne Kühlung aus und verträgt die Einarbeitung in trockene Futtermittel. Was das im Darm bedeutet, beschreibt der Beitrag zu Bacillus subtilis beim Hund.
Vom Heuaufguss zum Modellorganismus
Im 20. Jahrhundert wurde Bacillus subtilis zum Standardobjekt der Forschung an grampositiven Bakterien. 1997 wurde sein Genom als eines der ersten bakteriellen Genome vollständig sequenziert.
Seither wird an ihm unter anderem untersucht, mit welcher Mindestausstattung eine Zelle lebensfähig ist. In entsprechenden Projekten wurde das Genom schrittweise reduziert, um zu bestimmen, welche Gene entbehrlich sind.
Parallel dazu wird das Bakterium industriell genutzt: für Enzyme in Waschmitteln, für Vitamine und in der Lebensmitteltechnik. In Japan wird mit einem Bacillus subtilis-Stamm Nattō hergestellt, ein traditionelles Sojaprodukt.
2023 wählte die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie Bacillus subtilis zur Mikrobe des Jahres und verwies auf diese Bandbreite.
Warum nicht jeder Stamm gleich ist
„Bacillus subtilis“ bezeichnet eine Art, nicht ein bestimmtes Bakterium. Innerhalb dieser Art unterscheiden sich einzelne Stämme in Eigenschaften, die für eine Anwendung wesentlich sind: Wie stabil sind die Sporen? Wie verhält sich der Stamm gegenüber anderen Mikroorganismen? Bildet er Stoffe, die unerwünscht wären?
Deshalb werden Stämme in Sammlungen hinterlegt und mit einer Nummer geführt – DSM steht für die Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, daneben gibt es ATCC, NCIMB und weitere. Diese Nummer ist die eindeutige Kennung, nicht der Artname.
Der Stamm DSM 15544
Der Stamm DSM 15544 trägt die Kennnummer 4b1820 und gehört zur Funktionsgruppe der Darmflorastabilisatoren.
Dieser Stamm wurde ursprünglich als Bacillus subtilis C-3102 geführt und später taxonomisch Bacillus velezensis zugeordnet. Die Hintergründe der Umbenennung stehen unter Bacillus velezensis oder subtilis. Die wissenschaftlichen Grundlagen samt Quellen sind auf unserer Wissenschaftsseite zusammengestellt.
BSN führt den Stamm als Bacillus subtilis Tropfen für Hunde, in 30 ml und als 100-ml-Vorteilsgröße.
Häufige Fragen
Seit wann ist Bacillus subtilis bekannt?
Seit 1835. Damals beschrieb Christian Gottfried Ehrenberg das Bakterium als Vibrio subtilis; 1872 ordnete Ferdinand Cohn es der Gattung Bacillus zu.
Was ist eine Endospore?
Eine Dauerform, die manche Bakterien unter ungünstigen Bedingungen ausbilden. Der Stoffwechsel wird eingestellt, das Erbgut durch mehrere Hüllschichten geschützt. Sie übersteht Hitze, Trockenheit und saure Umgebungen und keimt später wieder aus.
Wofür steht das Kürzel DSM?
DSM steht für die Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen. Die Nummer identifiziert einen bestimmten hinterlegten Stamm eindeutig – anders als der Artname.
Was bedeutet die Kennnummer 4b1820?
Sie bezeichnet einen zootechnischen Futtermittelzusatzstoff in der Funktionsgruppe der Darmflorastabilisatoren. Dahinter steht der Stamm DSM 15544.
Dieser Beitrag ist allgemein gehalten und bezieht sich nicht auf einen einzelnen Hund.
