Das Ökosystem Mensch


Von Karl Sumereder

Beinahe in einem toten Winkel unserer Wahrnehmung existieren zwei eigenständige Urreiche oder Domänen der belebten Natur. Nämlich die „Archaea“, das Reich sehr einfacher Organismen aus einzelnen Zellen, ohne Mureinhüllen (=Stützsubstanz) und ohne Zellkern, und die „Bacteria“, das Reich der echten Bakterien, deren genetisches Material auch nicht von einer Membran umhüllt ist.

Archaea sind Überlebende aus der Zeit der Entstehung des Lebens auf der Erde, als es aus unserer Sicht noch nicht besonders lebensfreundlich zuging. Die zu den Archaea zählenden, ohne Sauerstoff auskommenden einzelligen Mikroorganismen, haben heute als Lebensraum konzentrierte Salzlaken, heiße vulkanische Quellen, Schlamm von Kläranlagen und heiße Vulkanschlote in der Tiefsee.

Die Bakterien hingegen sind überall, im Boden, im Wasser, in der Luft, auf allen Gegenständen, auf und in allen Körpern einfacher bis hoch komplexer Lebewesen. In einem Gramm Komposterde leben 1 bis 5 Milliarden Bakterien und in 1 Kubikmeter verschmutzter Luft immerhin mehrere Millionen. Die meisten von uns denken bei der Erwähnung von Bakterien nur an Krankheitserreger. Dabei ist eine Mehrzahl solcher Mikroorganismen die Voraussetzung dafür, dass höhere Lebensformen überhaupt möglich sind.

Viren hingegen bevölkern ein Schattenreich zwischen Belebtem und Unbelebtem. Sie bestehen fast nur aus ihren Genen, die ein Schutzmantel aus Protein umhüllt. Außerhalb von Wirtszellen sind sie aktionsunfähig. Eine Vermehrung ist nicht möglich, weil sie keinen eigenen Stoffwechsel besitzen. Dieses Manko kann allerdings dahingehend ausgeglichen werden, indem Viren mit erstaunlichen Strategien in Wirtszellen eindringen können und die eigenen Gene in deren Zellkerne einschleusen und sich solcherart rapide auszubreiten vermögen.

Das Hintergrundrauschen des Lebendigen

Die Mikroorganismen sind das Destillat des Lebens. Sie sind die Verkörperung von Stoffwechsel und Reproduktion. Sie sind die Basis des Lebens. Deren vielfältige Stoffwechselwege spielen in den Stoffkreisläufen der Natur eine überragende Rolle.

Einzellige Mikroorganismen wie Bakterien, Blaualgen (Cyanobakterien), einzellige Pilze sowie Algen und einzellige Tiere (Protozoen) unterscheiden sich solcherart von den evolutionsgeschichtlich späteren arbeitsteiligen, auf höheren Schichten befindlichen Zellkomplexen, wie Pflanzen, Tiere und uns Menschen.

Von den wirklichen Herrschern der Biosphäre, der Welt der Bacteria, hatten wir die längste Zeit keinerlei Ahnung. Wir konnten sie einfach nicht sehen. Erst Antony van Leeuwenhoek (1632–1723), ein Tuchhändler aus Delft, hat sie entdeckt. Er hatte während seiner Ausbildung zum Textilkaufmann den Umgang mit und die Herstellung von Lupen gelernt. Er verbesserte die Schleiftechnik von Linsen so erfolgreich, dass damit bereits 750-fache Vergrößerungen erreicht werden konnten.

Die ältesten fossilen Bakterien wurden in 3,4 Milliarden Jahre altem Sedimentgestein gefunden. Deren Stoffwechsel führte dazu, dass die Erde über Hunderte von Millionen Jahren sich zu einer lebensfreundlicheren als der ursprünglichen Umwelt entwickelte.

Vom Sauerstoff, der Grundlage für alle höheren Lebensformen, war damals noch keine Spur. Unsere heutige Atmosphäre enthält nur noch etwa 1 Prozent CO2. Die Nachkommen von Cyanobakterien, darunter die Pflanzen, nutzten den im Kohlendioxyd der Luft gebundenen Kohlenstoff und setzten Sauerstoff frei. Die Bakterien, Hefen, Pilze und alle vielzelligen Biostrukturen bildeten und bilden auf unserem Planeten ein dynamisches Ökosystem.

Wir sind eine besiedelte Wohngemeinschaft

Nur Wenigen ist bewusst, dass wir in uns kein Einzelorganismus sind, sondern ein Netzwerk aus Billionen von Zellen. Zu unserer Fauna und Flora gehört eine unübersehbare Schar von überwiegend harmlosen und unbedingt lebensnotwendigen Mikroorganismen, aber auch solchen, die Krankheiten und Seuchen bewirken können. Biologische Zellen entstanden durch die Fusion verschiedener Mikroorganismen, wie mit den Mitochondrien, weil in diesen „Kraftwerken“ die Sauerstoffatmung stattfindet, was uns am Leben erhält. Mitochondrienbakterien wurden im Verlauf der Evolution von Zellen okkupiert und in das Erbgut integriert.

Wir sind also eine Wohngemeinschaft, ein Komplex ungeheuer vieler mikroskopisch kleiner biologischer Wesen, die sich auf und in uns vorfinden. Wir sind ein Ökosystem, das im Verlauf von Jahrmilliarden über viele Schichten und Zwischenstufen entstanden ist.

Ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen den Mikroorganismen und dem Gesamtorganismus ergibt den Zustand, den wir als Wohlbefinden und Gesundheit erfahren. Die Wechselbeziehungen mit den Mikroorganismen prägen diesen hochkomplexen und dynamischen Gesamtorganismus.

Vom Moment der Geburt an sind wir von einer Vielfalt ein- und mehrzelliger Mikroorganismen besiedelt. Sie sitzen unsichtbar auf der Haut, den Haaren, den Schleimhäuten, im Mund, Rachen, Verdauungstrakt und Genitalbereich. Die meisten der Besiedler sind Symbionten, was bedeutet, unser Organismus nützt ihnen und sie uns. Bakterien bilden etwa auf der Haut eine Schutzschicht, um schädliche Mikroorganismen abzuwehren. Im Darm regulieren Bakterien, wie die Bacteroidformen, Lactobazillen und Bifidobakterien Teile der Verdauung und tragen zur Versorgung mit lebenswichtigen Vitaminen, wie dem B12 bei, welches unser Organismus nicht synthetisieren kann.

Infektionskrankheiten wiederum sind die Folge der Besiedelung durch schädliche Mikroorganismen. In solchen Fällen führt deren Eindringen zu mehr oder weniger heftigen Reaktionen.

Das adaptive Immunsystem

Die überwiegende Zeit unserer eigenen Geschichte, etwa vier Millionen Jahre, saß, schlief und stand der frühe und auch spätere Mensch in nicht besonders hygienischem Umfeld. Ein Überleben gelang nur, weil ein ungemein ausgeklügeltes und effizientes körpereigenes Immunsystem sich zu diesem Zweck entwickelte. Ein Abwehrsystem, das geradezu den Kontakt mit körperfremden Mikroorganismen benötigt, um eigene Immunreaktionen auszulösen. Der Nutzen dieser Bakterien liegt also darin, dass sie das Immunsystem auf Trab halten. Im Ringen mit als fremd erkannten kleinen Lebewesen geht es also schon seit vielen Millionen Jahren heiß her.

Eine Vielzahl unliebsamer Erreger, die trotz vieler Schutzmechanismen (Säureschutzmantel der Haut, Tränenflüssigkeit und Speichel enthalten bakterienabtötende Enzyme, Magenbakterien vernichtende Salzsäure, Bronchienschleimhäute schützen die Lunge usw.) dennoch in Körper eindringen, wird bekämpft.

Den im Blut vorkommenden und entstehenden Antikörpern, deren Mechanismus noch weitgehend unverstanden ist, die eine Vielzahl fremder molekularer Stoffe erkennen, ist es zu verdanken, dass wir Nahrung, die ja auch meist voll fremder Stoffe und Mikroben ist, aufnehmen und verwerten können.

Alle Tiere mit Rückenmark – vom Hai bis zum Menschen – haben einen äußerst komplizierten Abwehrapparat, ein lernfähiges Immunsystem, das präzise und gezielt gegen verschiedene Schädlinge vorgehen kann. Dieses System ist theoretisch in der Lage, 100 bis 1.000 Milliarden Antikörper herzustellen, so genannte Fresszellen, die im Blutsystem patrouillieren, Bakterien aufnehmen und vernichten. Hinzu kommen ebenso viele spezialisierte B- und T- Zellen, Enzyme und andere Eiweißstoffe, die das angeborene Immunsystem ergänzen.

Allerdings wird das Abwehrsystem auch als solches erfolgreich angegriffen. Ein zurzeit bekanntester Angreifer ist das HIV-Virus. Es gibt auch Fehlfunktionen des Immunsystems, wie im Falle von Allergien, überschießende Reaktionen des Abwehrsystems gegen an und für sich harmlose Bedrohungen.

Eine philosophische Betrachtung

Wir wissen von der Naturwissenschaft, dass alle lebenden Systeme aus unterschiedlichen Schichten, aus Quanten, Atomen, Molekülen, aus verschiedenen Elementen aufgebaut sind. Allen voran Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Ihre Strukturen bestimmen die Art und Weise, wie sie mit anderen Molekülen kommunizieren. Gemäß den entwickelten Hypothesen haben sich die Urahnen der Eukaryoten (Zellen mit Zellkern) vor über einer Milliarde Jahren aus heterotrophen Gärern entwickelt, die organische Moleküle als Energie- und Kohlenstoffquelle nutzten. Dann tauchten einfache autotrophe Organismen auf. Aus den Formen mit einem anaeroben Gärungsstoffwechsel entwickelten sich durch Eingliederungen aerobe, atmungsfähige Bakterien mit der Fähigkeit zur Oxydation von Substraten mit Sauerstoff. Der Aufbau zu komplexeren, höheren biologischen Strukturen fand dann zufällig durch Mutationen, natürliche Auslese und durch symbiotischen Zusammenschluss unterschiedlicher Zellen mit ausgeprägter Arbeitsteilung statt.

Auch für Lebewesen gelten die Gesetze der Physik und Chemie, was bedeutet, dass „von selbst“ nur Chaos entsteht. Wie aber entsteht Ordnung, beziehungsweise wie bleibt sie bestehen? Was ist der Mechanismus, der Urgrund der Informationen zum Aufbau und deren Weitergabe? Sind Begriffe aus Physik und Chemie hiezu wirklich ausreichend? Die Entwicklung aller vielzelligen Strukturen wird von vielen Zellteilungen im Bereich von Nanosekunden begleitet. Dies läuft meist in geordneter, kontrollierter und sorgfältig gesteuerter Weise, fast wie ein Programm anmutend, ab.

Der Biochemiker und Träger des Nobelpreises für Chemie Manfred Eigen entwickelte mit seiner Hyperzyklustheorie ein neues Paradigma über die Selbstorganisation der Materie. Gemeint ist die Fähigkeit der physikalischen Materie, aus sich heraus neuartige, komplexere, kreative Prozessstrukturen hervorzurufen. Die anorganischen und lebenden Ordnungssysteme werden als Hervorbringungen von Selbstorganisationszyklen aufgefasst.

Auch Quantentheoretiker gehen davon aus, dass sich die Materie durch aufeinander folgende Zyklen selbst organisiert. Ebenso beim Bewusstsein von einfachster Form bis hin zu hohen mentalen Leistungen.

Die beiden chilenischen Neurowissenschafter und Theoretiker der lebenden Systeme, Humberto R. Maturana und Francisco Varela, haben den Begriff Autopoiese (nach dem griechischen autos und poiein für Selbstgestaltung) entwickelt. Sie gehen davon aus, dass die Autopoiese als ein allgemeines Organisationsmuster allen lebenden Systemen gemeinsam ist, wie auch immer die Eigenschaften ihrer Bestandteile beschaffen sein mögen. Beziehungsweise dass sich Systeme als Produkte ihrer eigenen Operationen realisieren. Geist ist ihnen ein Prozess, nämlich der eigentliche Prozess des Lebens.

Es wird so versucht, diese Welt entweder materialistisch auf ihre ersten Ursachen oder idealistisch auf ihre letzten Zwecke zurückzuführen.

Der Anthropologe und Biologe Rupert Riedl meinte dazu, dass die Spaltung unseres Weltbildes in eine natur- und geisteswissenschaftliche Subkultur ein Dilemma der menschlichen Vernunft und eine Konsequenz unserer erblichen Ausstattung sei. Wir werden diese Formen, die Welt vereinfacht anzuschauen, diese Halbwahrheiten zwar nicht mehr ändern, können aber versuchen, das lineare Kausalitätsdenken mittels unserer Vernunft zu übersteigen. Vorläufig müssen wir zur Kenntnis nehmen, dass uns sowohl die Komplexität des Lebendigen, als auch wir uns selbst, nicht vollständig erfassbar sind, dass uns der archimedische Punkt absoluter Gewissheit verschlossen ist.

 
Dr. Karl Sumereder, Innsbruck, ehemals Topmanager, befasst sich seit Jahrzehnten mit der Frage: Was ist Leben?

Bearbeitungsstand: Montag, 10. Jänner 2011

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