1. Plädoyer für die Molekulare Taxonomie human-pathogener Pilze
2. Pilze im Museum - eine Gefahr?
3. Lehre an der Universität: Stellenwert

1. Plädoyer für die Molekulare Taxonomie human-pathogener Pilze

Mikroorganismen bestimmen unser Leben. Ohne die Symbiose mit einer Vielzahl von Bakterien kämen unsere Verdauungsprozesse zum Erliegen. Die Bedeutung einer ausgewogenen Darmflora für unsere Gesundheit ist allgemein bekannt. Andere Bakterien verursachen tödliche Krankheiten. Von der exakten und schnellen Bestimmung solcher Mikroorganismen und den daraus abzuleitenden Therapie-Optionen hängt unter Umständen unser Leben ab. Die mikrobielle Pathogendiagnostik ist als essentieller Zweig mikrobieller Taxonomie durchgängig anerkannt. über die Artenvielfalt Mensch-assoziierter Bakterien wissen wir daher sehr viel. Unser Wissen in diesem Bereich geht heute auch deutlich über die bloße Bestimmung der Bakterien hinaus. Anhand von DNA-Sequenzen und inzwischen auch auf der Basis von Sequenzen kompletter Genophore nähern wir uns einem breiteren Verständnis phylogenetischer Zusammenhänge.

Anders ist die Lage bei Krankheitserregern aus dem Pilzreich. Die Bedeutung von Pilzen als Krankheitserreger bei Menschen ist in den vergangenen zwei Jahrzehnten weltweit dramatisch gestiegen. Die Bilder systemisch infizierter Körperteile sind furchtbar, die Behandlung setzt wegen der unzulänglichen Diagnose im Vorfeld oft viel zu spät ein; die Prognosen für solche Patienten sind schlecht.

Dennoch ist unser taxonomisches Wissen über human-pathogene Pilze erschreckend rudimentär. Die medizinische Mikrobiologie differenziert in der Regel mit einiger Mühe bis zur Gattung, häufig genug sogar nur bis zur Ordnung! Der Begriff ‚Mucor-Mykose' meint eine Vielzahl thermophiler Pilze aus der Ordnung Mucorales (Zygomycetes, Zygomycota). Die Differenzierung bis zur Art ist prinzipiell durchaus möglich, erfordert aber eine beträchtliche Expertise und dauert wegen der Notwendigkeit der Kultivierung viel zu lange. Es kommt dazu, daß, genau wie in der bakteriellen Diagnostik, selbst die Kenntnis der Art nicht ausreicht, um Voraussagen über die Virulenz der Pilze zu machen. Die Vielfalt an Pathotypen mit unterschiedlichem Genotyp innerhalb der Art ist hoch. Ihre Kenntnis ist von erheblicher Bedeutung für unser Verständnis von Pathogenese und Ausbreitung von Pilzkrankheiten und bietet daher Ansatzpunkte für verbesserte Therapiemöglichkeiten.

Dieser Herausforderung müssen wir uns als Pilz-Fachleute stellen, gerade dann, wenn wir diese Organismen auch taxonomisch gut kennen. Ein Plädoyer für neue Ansätze in der Pilzdiagnostik ist notwendig und soll dieser Forschungsrichtung Auftrieb verleihen. Die praktische, medizinisch relevante Pilz-Taxonomie braucht als Ergänzung zur äußerst langwierigen morphologischen Bewertung von Reinkulturen schnelle und sichere molekularbiologische Tests. Es ist überraschend, wie wenig Resonanz solche Forschung in unserer Forschungslandschaft und in der Forschungsförderung findet. Fakultäten und Universitäten wären gut beraten, solche Ausrichtungen näher in den Mittelpunkt ihrer biologischen Forschungskonzepte zu rücken.

Zum Plädoyer gehört ein Vorschlag zur Entwicklung der erforderlichen molekularen Sonden. Mehrere Wege können zum Ziel führen. Auch da plädiere ich klar für Vielfalt! Unser Weg zur zuverlässigen Molekular-Taxonomie in Jena hat bei allen bisherigen Unternehmungen zum Erfolg geführt, unabhängig davon, ob wir Pflanzen- oder Menschen-pathogene Pilze diagnostizieren. Für Détails sei auf unsere Publikationen verwiesen ( http://www.uni-jena.de/biologie/mikrobio/).

Zur Darstellung einer Vielzahl definierter Fragmente aus den Genomen benutzen wir die RAPD-PCR, eine Form der genetischen Fingerprint-Technik, die keine à priori Sequenz-Kenntnisse über die Ziel-DNA braucht. Wir suchen dann nach Fragmenten, die allen Isolaten der gewünschten Art gemeinsam sind, die jedoch in allen anderen verwandten Pilzen nicht vorkommen. Solche Fragmente haben wir in erstaunlicher Zuverlässigkeit, nämlich immer, bei allen bisher studierten Pilzen mit vertretbarem Aufwand finden können. Meistens handelt es sich um Art-spezifische repetitive DNA. Die besten Kandidaten für die Diagnostik werden schließlich kloniert und sequenziert. Damit ergibt sich die Möglichkeit, passende Sonden für die konventionelle PCR-Diagnostik abzuleiten. Am Schluß steht die umfangreichste Arbeit: die Validierung der Sonden. Möglichst viele Isolate des Pilzes aus aller Welt, werden getestet. Erst wenn alle Isolate positiv mit den Sonden reagieren und kein einziges Isolat anderer Pilze ein falsch-positives Ergebnis liefert, kann das neue diagnostische Werkzeug ruhigen Gewissens publiziert und empfohlen werden.

Die Validierung der Sonden ist mit Abstand der aufwendigste Schritt. Erforderlich ist der unmittelbare Zugriff auf eine Sammlung taxonomisch sauber bestimmter Pilze. Ohne Stammsammlungen ist in der diagnostischen Forschung nichts zu erreichen. In dieser Hinsicht sind Universitäten und Forschungsförderer gut beraten, organismische Sammlungen als Grundlage solcher unmittelbar einsichtiger und notwendiger applikativer Forschung auch institutionell zu stärken: Hier, für die medizinische Mikrobiologie der Pilze, gilt mein Plädoyer speziell den einschlägig thematisch strukturierten Kollektionen lebender Pilzkulturen.

Gedruckt im Newsletter der GfBS, Heft 7, 2001

2. Pilze im Museum - eine Gefahr?

Schimmelpilze können im täglichen Leben eine Menge Ärger verursachen: Lebensmittel verderben unter ihrem Einfluß; Gebrauchsgegenstände aus Papier oder Leder, selbst Gegenstände aus Kunststoffen werden angegriffen und langfristig abgebaut. Der Abbau aller möglichen organischen Materialien ist die Aufgabe der Schimmelpilze im Ökosystem. Die enorme Artenvielfalt der Pilze hilft dabei. Nahezu jede organische Substanz wird von irgendeinem Pilz besiedelt, zerstört und somit in den Kohlenstoffkreislauf der Natur zurückgeführt. Wegen der ubiquitären Verbreitung von Pilzsporen gelingt die Besiedelung zuverlässig, sofern die Feuchtigkeit in den Gegenständen selbst oder in der umgebenden Luft hoch genug ist.

In den Museen achten die Kustoden auf die Einhaltung vernünftiger Luftfeuchte, damit Bilder, Schriften, Textilien und Holzgegenstände nicht verschimmeln. Und vorher? Bevor Ausstellungsgegenstände vorzeigbar sind? In den Werkstätten der Restauratoren? Hier kommt neben der Zerstörung der Objekte noch eine Gefahr dazu: Die Restauratoren sollen möglichst nicht mit zu vielen Pilzsporen in Kontakt kommen. Manche sind durchaus Krankheitserreger, die besonders bei vorher bereits durch andere Krankheiten geschwächtem Personal lebensbedrohliche Mykosen hervorrufen können. Sehr viele Pilze rufen aber auch Allergien hervor. In jedem Fall sollten die Restauratoren wissen, womit sie es zu tun haben.

Seit der Legende um den 'Fluch des Pharao' nach der Öffnung der Grabkammer des Tut'anchamun im November 1922 durch Howard Carter und seine Mitarbeiter ist man vorsichtig geworden. Viele Todesfälle von Beteiligten brachte man in Verbindung mit der Graböffnung. Eine von mehreren möglichen Interpretationen der rätselhaften Todesfälle ist die Infektion mit Pilzen aus der Gattung Aspergillus. In Frage kämen der Toxin-Produzent Aspergillus flavus und der Erreger von Lungenmykosen, Aspergillus fumigatus. Den Pilzsporen kann man durchaus zutrauen, die etwa 3.300 Jahre seit der Bestattung des Tut'anchamun überlebt zu haben. Ob aber die Zahl der Pilzsporen in der Luft der Grabkammer ausgereicht hat, um den notwendigen Infektionsdruck hervorzurufen, weiß niemand. Als mikrobiologisch-archaeologische Legende läßt sich der 'Fluch des Pharao' jedenfalls überzeugend erzählen, auch wenn sie aus Sicht des Mikrobiologen nicht sonderlich wahrscheinlich ist.

Wir möchten nicht, daß sich eines Tages ähnliche Legenden um die Restauration von Materialien aus Leder oder Textilien ranken. Es ist daher empfehlenswert, angegriffene Museumsgegenstände im Vorfeld der Restauration untersuchen zu lassen. Besonders virulente Stämme sind im Regelfall nicht zu erwarten. Aber sicher ist sicher. Die Untersuchung geht schnell, ist nicht arg teuer und schafft Sicherheit bei der Arbeit. Spektakulär sollen die Ausstellungen sein, nicht die Geschichten rings um die Restauration.

Vom Thüringer Landesamt für Archäologische Denkmalspflege bekam das Pilz-Referenz-Zentrum Jena neulich die Bitte, die Überreste einer Totenkrone auf mikrobiologische Unbedenklichkeit zu prüfen.

Was ist eine Totenkrone? Besonders im 16. und 17. Jahrhundert pflegte man unverheiratet Gestorbenen Krönchen mitzugeben, wohl um sie im Jenseits attraktiver zu machen. Unser Stück wurde bei Bauarbeiten im ehemaligen Kloster Volkenroda im Kreis Mühlhausen aus einem Kindergrab der südlichen Gruft geborgen und stammt wahrscheinlich aus dem 16. oder 17. Jahrhundert. Es ist geplant, das Fundstück zu restaurieren. Selbstverständlich soll die Restauratorin sich bei diesen Arbeiten nicht durch mikrobielle Sporen gesundheitlich gefährden. Daher ist vor Beginn der Arbeiten die taxonomische Expertise von Mikrobiologen gefragt. Solche Krönchen sind liebevoll aus den Materialien Metall, Textil und Holz gefertigt. Damit sind sie bei ausreichender Feuchtigkeit anfällig für Pilzbefall.

Die mykologische Analyse von Holz und Textilien der Mühlhausener Totenkrone läßt nur sehr geringe Exposition der Restauratorin mit Pilzsporen erwarten. Die Keimzahlen waren insgesamt sehr niedrig. Wahrscheinlich reflektiert sich hier, daß man das Fundstück zuvor mit Thymol vergiftet hatte. Wir fanden vier verschiedene Arten der Gattung Penicillium. Besonders virulente Pilze mit nennenswertem Gefährdungspotential wurden nicht gefunden. Außer Pilzen fanden wir noch einige Bakterien, die der normalen Bodenflora entsprechen und überwiegend in die Verwandtschaft des Endosporen bildenden Bacillus megaterium gehören. Die Keimzahlen sind insgesamt gering, nicht mehr als wir in jedem anderen textilem Material finden. Somit steht aus mikrobiologischer Sicht der Restauration nichts im Wege. Das Publikum kann sich nach Abschluß der Restaurierungsarbeiten auf ein wunderschönes Exponat freuen.

3. Lehre an der Universität: Stellenwert

Wie altmodisch darf man als akademischer Lehrer sein: sind Humboldt'sche Ideale noch etwas wert? Ist es erlaubt, heute noch die Gemeinschaft von Lernenden und Lehrenden zu betonen? Ist es erlaubt, den viel zitierten Antagonismus zwischen Forschung und Lehre zu negieren, aus der Hoffnung heraus, daß die Lernenden schon im Studium zu Forschenden werden? Kann es sein, daß wir den allergrößten Anteil unserer Zeit in den Dienst der Studierenden stellen? Ist es angemessen, daß die finanziellen Ressourcen des Lehrstuhls komplett in die Lehre fließen? Ist es sinnvoll, daß die nicht ausreichenden Mittel durch zweckentfremdete Drittmittel aufgestockt werden? Lehre als Zuschußgeschäft?

Die Fragen sind nicht leicht zu beantworten. Natürlich ist die akademische Lehre eine der Aufgaben der Universität. Also sollte doch wohl auch zu Recht die Energie der Lehrenden den Studierenden gehören? Klingt gut, ist aber nicht durchzuhalten.

Lehre an der Universität wird zwar verbal betont, aber selten durch Ressourcen untersetzt. Weder finanzielle noch personelle Ressourcen sind in ausreichendem Maße verfügbar. Lehre wird gefordert, von Studierenden, von der Öffentlichkeit und von Politikern; in hohem Umfang und in hoher Qualität. Gefordert ja – gefördert nein. Das wird immer dann deutlich, wenn die Lehrenden an den Universitäten nach ihrer Leistung gefragt werden. Dann zählen nur noch wissenschaftliche Leistungen, gemessen in Publikationen und deren Impact-Faktoren. Die Zahl der Studierenden pro Lehrendem in den Praktika, die Kursgrößen, der enorme zeitliche Aufwand bei der Vorbereitung, Durchführung und Betreuung der Praktika spielen keine Rolle. Es zählen nur noch Publikationen, sonst nichts. Wer Lehre ernst nimmt, wird bestraft.

Dennoch wird die Lehre geleistet, trotz der schlechten Voraussetzungen und des erbärmlichen Stellenwerts, den sie genießt. Sie wird in ihren aufwendigsten Veranstaltungen, den Praktika der experimentellen Disziplinen, ganz überwiegend geleistet von befristet beschäftigten wissenschaftlichen Mitarbeitern. Diese sollten sich eigentlich nicht in der Lehre aufreiben, sondern ihre Zeit vorzugsweise der Weiterqualifikation widmen – ihrer wissenschaftlichen Qualifikation!

Die Lehre wird geleistet, in erstaunlicher Qualität und mit erheblichem Enthusiasmus. Warum eigentlich? Ist vielleicht die Idee der Universität überzeugender als die Realität? Idealismus als Basis für die Funktionsfähigkeit der Lehre an den Universitäten? Ich möchte dringend abraten und mahne die strukturelle Untersetzung der Lehre an: Untersetzung durch Ressourcen, Anerkennung und Karriere-Chancen – nicht nur durch Wörter.