Was ist Bacillus subtilis?
VIDABIOMA · Bacillus subtilis · Grundlagen
Bacillus subtilis ist ein natürlich vorkommendes, stäbchenförmiges Bakterium, das unter ungünstigen Bedingungen widerstandsfähige Sporen bilden kann. Diese besondere Überlebensstrategie macht es zu einem der bekanntesten und am intensivsten untersuchten Mikroorganismen der modernen Mikrobiologie.
aktive Zelle und widerstandsfähige Spore.
Die kurze Antwort
Bacillus subtilis ist eine eigenständige Bakterienart aus der Gattung Bacillus. Das grampositive Bakterium besitzt eine stäbchenförmige Gestalt und kommt natürlicherweise in unterschiedlichen Lebensräumen vor – besonders in Böden und in pflanzennahen Umgebungen.
Seine auffälligste Eigenschaft ist die Fähigkeit zur Sporenbildung. Fehlen Nährstoffe oder verschlechtern sich die Umweltbedingungen, kann sich die aktive Bakterienzelle in eine äußerst widerstandsfähige Ruheform verwandeln. Werden die Bedingungen später wieder günstiger, kann die Spore keimen und erneut eine aktive Zelle hervorbringen.
Was für ein Bakterium ist Bacillus subtilis?
Der Name beschreibt bereits einen Teil seines Erscheinungsbildes: Das lateinische Wort bacillus bedeutet sinngemäß „Stäbchen“. Unter dem Mikroskop zeigen die vegetativen, also stoffwechselaktiven Zellen eine längliche Form.
Bacillus subtilis wird den grampositiven Bakterien zugeordnet. Diese Bezeichnung bezieht sich auf den Aufbau der Zellwand und auf ein klassisches mikrobiologisches Färbeverfahren. Für das Verständnis seiner besonderen Lebensweise ist jedoch vor allem entscheidend, dass das Bakterium zwischen zwei sehr unterschiedlichen Zuständen wechseln kann:
Unter passenden Bedingungen wächst das Bakterium, nimmt Nährstoffe auf und betreibt einen aktiven Stoffwechsel.
Bei ungünstigen Bedingungen kann eine robuste Ruheform entstehen, die das Erbgut und wichtige Zellbestandteile schützt.
Warum sind seine Sporen so bemerkenswert?
Eine Spore ist keine Fortpflanzungsform und auch kein zweites Bakterium. Sie ist vielmehr ein zeitweiser Überlebenszustand derselben Zelle. Während der Sporulation wird das Erbgut in mehreren schützenden Schichten eingeschlossen. Gleichzeitig wird der Stoffwechsel stark heruntergefahren.
Dadurch können Sporen Belastungen überstehen, unter denen viele stoffwechselaktive Bakterienzellen nicht lange bestehen würden. Dazu gehören beispielsweise Trockenheit, Nährstoffmangel und erhöhte Temperaturen. Wie widerstandsfähig eine Spore tatsächlich ist, hängt jedoch vom jeweiligen Stamm, von den Herstellungsbedingungen und von der konkreten Belastung ab.
Wo kommt Bacillus subtilis vor?
Bacillus subtilis ist kein künstlich geschaffener Mikroorganismus. Vertreter dieser Bakterienart kommen natürlicherweise in der Umwelt vor. Besonders häufig werden sie mit Böden, Pflanzenoberflächen, Wurzelsystemen und organischem Material in Verbindung gebracht.
Die Sporen können über Staub, Wasser, Pflanzen und Nahrung verbreitet werden. Deshalb begegnen Menschen und Tiere sporenbildenden Bacillus-Arten seit jeher in ihrer natürlichen Umgebung.
Die frühere vereinfachte Bezeichnung als reines „Bodenbakterium“ greift allerdings zu kurz. Heute wird Bacillus subtilis vielmehr als ökologisch vielseitiger Mikroorganismus verstanden, der unterschiedliche Lebensräume zeitweise besiedeln und sich an wechselnde Bedingungen anpassen kann.
Warum ist Bacillus subtilis für die Forschung so wichtig?
Neben Escherichia coli gehört Bacillus subtilis zu den bedeutendsten Modellorganismen der Bakterienforschung. Ein Modellorganismus wird besonders intensiv untersucht, weil sich an ihm grundlegende biologische Abläufe nachvollziehen lassen.
An Bacillus subtilis erforschen Wissenschaftler unter anderem:
- die Entstehung und Keimung bakterieller Sporen,
- die Steuerung von Genen und Stoffwechselwegen,
- Zellteilung und Zelldifferenzierung,
- die Bildung bakterieller Gemeinschaften und Biofilme,
- die Produktion und Abgabe von Enzymen und Proteinen,
- die Anpassung an veränderte Umweltbedingungen.
Diese jahrzehntelange Forschung erklärt, weshalb über die grundsätzliche Biologie dieser Bakterienart vergleichsweise viel bekannt ist. Sie bedeutet jedoch nicht, dass jeder einzelne Stamm dieselben Eigenschaften besitzt.
Bacillus subtilis ist nicht gleich Bacillus subtilis
Innerhalb einer Bakterienart existieren zahlreiche unterschiedliche Stämme. Sie gehören zwar alle zur Art Bacillus subtilis, können sich aber dennoch in ihren genetischen, stoffwechselbezogenen und technologischen Eigenschaften unterscheiden.
Deshalb reicht die reine Artbezeichnung für eine genaue wissenschaftliche Einordnung nicht aus. Sobald konkrete Untersuchungen, Eigenschaften oder Produkte beschrieben werden, ist die vollständige Stammbezeichnung entscheidend.
„Bacillus subtilis“ bezeichnet die Bakterienart. „DSM 21097“ bezeichnet einen konkret identifizierten und hinterlegten Stamm innerhalb dieser Art.
Was diese Grundlagen noch nicht beantworten
Die Beschreibung der Bakterienart erklärt zunächst nur, was Bacillus subtilis grundsätzlich ist. Sie erlaubt noch keine automatische Aussage über die Eigenschaften eines bestimmten Stammes, über eine konkrete Dosierung oder über die Wirkung eines bestimmten Produkts.
Für diese Fragen muss immer genauer hingeschaut werden: Welcher Stamm wurde verwendet? Wie wurde er kultiviert und verarbeitet? Wie viele lebensfähige Sporen sind enthalten? Und auf welchen konkreten Stamm beziehen sich Laboranalysen oder wissenschaftliche Untersuchungen?
In der Subtiliswelt steht deshalb nicht nur die Art Bacillus subtilis im Mittelpunkt, sondern insbesondere der Referenzstamm DSM 21097.
Zusammengefasst
Bacillus subtilis ist eine natürlich vorkommende, grampositive und stäbchenförmige Bakterienart. Unter ungünstigen Bedingungen kann sie schützende Sporen bilden und später wieder in einen aktiven Zustand zurückkehren. Aufgrund dieser besonderen Lebensweise und seiner guten wissenschaftlichen Zugänglichkeit gehört Bacillus subtilis zu den wichtigsten Modellorganismen der Mikrobiologie. Für konkrete Aussagen ist jedoch stets der jeweils untersuchte Stamm entscheidend.