E. coli

E. coli ist ein Bakterium, also ein winziges Lebewesen aus einer einzigen Zelle. Sein vollständiger Name lautet Escherichia coli, benannt nach dem Kinderarzt Theodor Escherich, der es 1885 entdeckte. Es lebt im Darm von Menschen und vielen Tieren, meist völlig harmlos. Ein einzelnes Exemplar ist etwa zwei Tausendstel Millimeter lang und nur unter dem Mikroskop zu sehen. Unter guten Bedingungen teilt es sich alle 20 Minuten, aus einer Zelle werden über Nacht Milliarden. Genau diese Geschwindigkeit hat E. coli zum wichtigsten Arbeitstier der Biologie gemacht.

Vom Darmbewohner zum Standardwerkzeug der Biologie

Wer Leben verstehen will, braucht ein System, das schnell, billig und überall gleich ist. E. coli erfüllt alle drei Bedingungen. Ein Labor kann ein Experiment starten und am nächsten Morgen das Ergebnis ablesen. Mit Mäusen oder Pflanzen würde dasselbe Wochen oder Monate dauern.

Deshalb wurden viele Grundregeln des Lebens zuerst an diesem Bakterium entdeckt. Dazu gehört, wie Zellen ihre Erbinformation ablesen und in Eiweiße umsetzen. Weil dieselben Regeln auch für menschliche Zellen gelten, war die Erkenntnis weit mehr als Bakterienkunde. Mehrere Nobelpreise gehen auf Arbeiten mit E. coli zurück.

Wichtig ist die Abgrenzung: E. coli ist nicht automatisch ein Krankheitserreger. Es gibt tausende Varianten, sogenannte Stämme. Die meisten sind harmlos, einige Laborstämme sind absichtlich so geschwächt, dass sie außerhalb der Nährlösung kaum überleben. Nur wenige Stämme, etwa EHEC, machen wirklich krank.

Wie das Bakterium zur Eiweißfabrik umgebaut wird

Jede Zelle besitzt einen Bauplan, die DNA. Darin steht in einer Art chemischer Schrift, welche Eiweiße die Zelle herstellen soll. Eiweiße sind die Werkzeuge des Lebens, zum Beispiel das Hormon Insulin. Die Zelle liest den Bauplan ab und baut das Eiweiß Stück für Stück zusammen.

Bei E. coli lässt sich in diesen Bauplan ein zusätzliches Stück einfügen. Man verwendet dafür kleine ringförmige DNA-Stücke, die das Bakterium freiwillig aufnimmt. Steht auf dem Ring der Bauplan für menschliches Insulin, produziert das Bakterium fortan Insulin. Es merkt nicht, dass das Eiweiß nicht zu ihm gehört, und arbeitet einfach weiter.

Man kann sich das wie einen Kopierer mit eingelegter Fremdvorlage vorstellen. Der Kopierer prüft nicht, was auf dem Blatt steht, er vervielfältigt es. Anschließend lässt man die Bakterien in großen Stahltanks wachsen, oft mehrere Tausend Liter. Am Ende wird das gewünschte Eiweiß aus der Brühe herausgefiltert und gereinigt.

Insulin, Hygienetests und Lebensmittelrückrufe

Der bekannteste Anwendungsfall ist Insulin für Menschen mit Diabetes. Früher gewann man es aus Schweinebauchspeicheldrüsen, seit 1982 stammt es aus umprogrammierten Bakterien. Auch Enzyme für Waschmittel und Bestandteile von Impfstoffen entstehen auf diesem Weg. In Wirtschaftsnachrichten tauchen solche Verfahren unter dem Begriff Biotechnologie auf.

Im Alltag begegnet man dem Namen meist in Warnmeldungen. Weil E. coli aus dem Darm stammt, gilt sein Nachweis in Trinkwasser oder Salat als Zeichen für Verunreinigung mit Fäkalien. Behörden prüfen deshalb Badeseen und Wasserwerke regelmäßig auf dieses Bakterium. Findet man es, wird gesperrt oder zurückgerufen, oft bevor überhaupt jemand krank wird.

Ein häufiger Irrtum ist, E. coli sei generell gefährlich. Tatsächlich dient es hier vor allem als Anzeiger, ähnlich wie eine Warnlampe. Sie zeigt nicht den Schaden selbst, sondern verrät, dass gefährlichere Keime denselben Weg genommen haben könnten. Gefährliche Stämme wie EHEC bilden Giftstoffe und können schwere Durchfälle auslösen, sie sind aber die Ausnahme.