Ein Mikroorganismus, auch Mikrobe genannt, ist ein mikroskopisch kleines Lebewesen (Organismus), das als Einzelwesen nicht mit bloßem Auge erkennbar ist. Die meisten Mikroorganismen sind Einzeller, zu ihnen zählen jedoch auch wenigzellige Lebewesen (Pilze, Algen) entsprechender Größe.Schülerduden Biologie, Dudenverlag, Mannheim, 7. Auflage 2009, S. 367 f. (Stichwörter: Mikrobiologie, Mikroorganismen) Solche Lebewesen unterscheiden sich vom übrigen Tier- und Pflanzenreich lediglich in ihrer Größe und sind Gegenstand der Mikrobiologie. Sie bilden im System der Lebewesen aber keine einheitliche Gruppe.
Zu den Mikroorganismen zählen Bakterien (z. B. Milchsäurebakterien), viele Pilze (z. B. Backhefe), mikroskopische Algen (z. B. Chlorellen) sowie Protozoen (z. B. Pantoffeltierchen und der Malaria-Erreger Plasmodium). Es ist umstritten, ob auch Viren zu den Mikroorganismen gerechnet werden sollen. Überwiegend werden sie nicht als Lebewesen und daher auch nicht als Mikroorganismen angesehen. Dennoch wird die Virenforschung (Virologie) als ein Teilgebiet der Mikrobiologie betrachtet.Michael T. Madigan et al.: Brock Biology of Microorganisms. 13. Auflage, Benjamin Cummings, 2010, ISBN 978-0-321-64963-8, S. 2: „Microorganisms […] include the viruses“, das heißt: Viren sind Mikroorganismen.Harald Gärtner: Biologie. Grundwissen und Gesetze. Compact Verlag, 2009, S. 132: „Auch die Virologie fällt in den Bereich der Mikrobiologie, obwohl Viren keine Lebewesen und somit keine Mikroorganismen sind.“Wolf-Dieter Deckwer et al. (Hrsg.): Römpp Lexikon Biotechnologie und Gentechnik, 2. Auflage 1999, S. 524, Stichwort Mikroorganismen: „Viren […] nehmen eine Sonderstellung ein. Sie stehen als nicht zelluläre Teilchen […] allen Organismen gegenüber, werden aber dennoch manchmal den Mikroorganismen zugeordnet.“
Mikroorganismen sind im Allgemeinen wichtig für den Stoffkreislauf: Einerseits bilden sie als Produzenten (z. B. Mikroalgen, Cyanobakterien) die Grundlage vieler Nahrungsketten, andererseits bauen sie als Zersetzer (Destruenten) organische Materie zu anorganischen Stoffen ab. Einige Mikroorganismen haben für Menschen eine besondere Bedeutung: für die Ernährung, für erwünschte Stoffumwandlungen (beispielsweise Antibiotika-Produzenten), als Parasiten und als Erreger von Infektionskrankheiten.
Weitere Bezeichnungen Mikroorganismen werden auch als Mikroben (früher auch MikrobienOtto Dornblüth: Klinisches Wörterbuch. Eintrag: Mikroben, Mikrobien (1927).) oder Kleinstlebewesen (auch Kleinlebewesen) bezeichnet.Duden online: Mikrobe und Kleinstlebewesen Das Wort Mikrobe als zusammenfassende Bezeichnung für Kleinlebewesen (wie Vibrionen, Bakterien, „Bakteridien“, „Monaden“, „Mycodermen“ und Infusorien) wurde 1878 von dem französischen Arzt Charles Emmanuel Sédillot geprägt.Werner Köhler: Mikrobe (Mikrobie). In: Werner E. Gerabek, Bernhard D. Haage, Gundolf Keil, Wolfgang Wegner (Hrsg.): Enzyklopädie Medizingeschichte. De Gruyter, Berlin/New York 2005, ISBN 3-11-015714-4, S. 987 f.
Gruppen der Mikroorganismen Bakterien Die Bakterien (Bacteria) () bilden neben den Eukaryoten und Archaeen eine der drei grundlegenden Domänen, in die heute alle Lebewesen eingeteilt werden.
mini|Individuen der Bakterienart Escherichia coli. Sekundärelektronen-mikroskopische Aufnahme. Der Durchmesser eines Bakteriums beträgt 0,6 µm.
Traditionell wird teils auch heute noch in der Mikrobiologie die Bezeichnung „Bakterien“ für fast alle mikroskopisch kleinen, meistens einzelligen Organismen gebraucht, die keinen echten Zellkern besitzen und deshalb zu den Prokaryoten gehören. Hierzu zählen jedoch auch die Archaeen. Richtig ist die Zuordnung der Archaeen und der Bakterien zu jeweils einer separaten Domäne (Archaea, Bacteria). Zur Abgrenzung der Bacteria von den Archaea spricht man manchmal auch von „Eigentlichen Bakterien“ oder „Echten Bakterien“. Früher wurden sie zur Unterscheidung von den dann Archaebacteria genannten Archaeen mit wissenschaftlichem Namen auch Eubacteria genannt. Dies war eine unglückliche Benennung, weil es auch eine Bakteriengattung Eubacterium gibt.
Bakterien sind Prokaryoten, das bedeutet, ihre DNA ist nicht in einem vom Cytoplasma durch eine Doppelmembran abgegrenzten Zellkern enthalten wie bei Eukaryoten, sondern bei ihnen liegt die DNA wie bei allen Prokaryoten frei im Cytoplasma, und zwar zusammengedrängt auf engem Raum, auch Nucleoid (Kernäquivalent) genannt.
Bakterien wurden erstmals von Antoni van Leeuwenhoek mit Hilfe selbstgebauter Mikroskope in Gewässern und im menschlichen Speichel beobachtet und 1676 von ihm in Berichten an die Royal Society of London beschrieben.Vgl. Paul de Kruif: Antoni van Leewuwenhoeck. Der erste Mikrobenjäger. In: Paul de Kruif: Mikrobenjäger. (Originalausgabe: Microbe Hunters. Harcourt, Brace & Co., New York 1926). Orell Füssli Verlag, Zürich/Leipzig 1927; 8. Auflage ebenda 1940, S. 9–29.
Über dreihundert Jahre nach der Beschreibung der ersten Bakterien und trotz unzähliger schon beschriebener und katalogisierter Arten ist nach heutigem Kenntnisstand anzunehmen, dass die große Mehrheit von 95 bis 99 % aller auf unserem Planeten existierenden Bakterienarten noch nicht näher bekannt ist und beschrieben wurde (Stand: 2006). Daher ist es nicht verwunderlich, dass immer wieder neue und aufregende Entdeckungen gemacht werden. So wurde im Jahr 1999 das größte bislang bekannte Bakterium entdeckt: Die so genannte Schwefelperle von Namibia, Thiomargarita namibiensis, ist mit einem Durchmesser von bis zu einem dreiviertel Millimeter ein bereits mit bloßem Auge sichtbares Bakterium.
Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung der Bakterien beschäftigt, ist die Bakteriologie.
Archaea Die Archaea bilden eine der drei Domänen der Lebewesen. Sie wurden früher zu den Bakterien gezählt und als Archaebakterien bezeichnet, unterscheiden sich aber von ihnen in mehrfacher Hinsicht (z. B. Stabilität von Membran- und Zellwandstrukturen, Komponenten der Transkriptions- und Translationssysteme).
Zu der Archaea gehören: extrem halophile Archaea. Sie leben in Umgebungen mit einer sehr hohen Salzkonzentration. hyperthermophile Archaea. Mit einem Temperaturoptimum > 80 °C weisen sie eine ausgeprägte Hitzestabilität auf. Bei der Siedetemperatur des Wassers können sie noch wachsen, jedoch nicht bei weniger als 60 °C. Sie kommen beispielsweise in Hydrothermalquellen, Geysiren und in Heißwasserkaminen der Tiefsee vor. methanogene Archaea. Diese streng anaeroben Organismen bilden Methan. Sie kommen z. B. in Sümpfen, in Rinderpansen und in Reisfeldern vor, aber auch in den Faulbehältern von Abwasserreinigungsanlagen. Als Methanproduzenten sind sie mitverantwortlich für den Treibhauseffekt.
Pilze Pilze (Fungi) sind Eukaryoten und kommen wie die Backhefe als Einzeller oder wie Mycelpilze als Mehrzeller vor. Ihre Vermehrung und Ausbreitung erfolgt geschlechtlich und ungeschlechtlich durch Sporen oder vegetativ durch Ausbreitung (eventuell mit Fragmentierung) der in verschiedenen Fällen sehr langlebigen Myzelien. Pilze sind heterotroph und ernähren sich meist dadurch, dass sie Enzyme in die unmittelbare Umgebung ausscheiden und damit polymere, wasserunlösliche Nährstoffe aufschließen und in die Zellen aufnehmen.
Von den Pflanzen unterscheiden sich die Pilze durch ihre heterotrophe Lebensweise ohne Photosynthese, und die meisten auch durch das Vorkommen von Chitin in der Zellwand. Von den Tieren unterscheiden sie sich unter anderem durch das Vorhandensein einer Zellwand.
Die früher als „Niedere Pilze“ bezeichneten Gruppen, also Schleimpilze, pilzähnliche Protisten wie die Eipilze (Oomycota) oder Hypochytriomycota werden heute nicht mehr zu den Pilzen (Fungi) gezählt.
Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung der Pilze beschäftigt, ist die Mykologie.
Mikroalgen Die Bezeichnung Alge im weiteren Sinn umfasst im Wasser lebende, eukaryotische Lebewesen, die Photosynthese betreiben, jedoch nicht zu den Pflanzen gehören. Im engeren Sinne werden damit zahlreiche Protistengruppen bezeichnet. Zu den Algen gehören sowohl mikroskopisch kleine einzellige als auch mehrzellige, zum Teil riesige, pflanzenartige Lebewesen. Als Mikroorganismen werden definitionsgemäß nur ein- bis wenigzellige Algen angesehen, sie werden als Mikroalgen bezeichnet. Mikroalgen betreiben wie alle Algen Photosynthese, sie nutzen Licht als Energiequelle und sind kohlenstoffautotroph. Algen stellen keine echte Verwandtschaftsgruppe im Sinne der Phylogenie und Systematik dar, sondern sind eine paraphyletische Gruppe. Gleichwohl wird der Begriff auch in der Biologie häufig als Generalbegriff verwendet.
Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung der Algen befasst, ist die Phykologie.
Protozoen mini|Testate Amöben wie diese Euglypha sp. zählen zu den häufigen Bewohnern in Waldböden mini|Colpoda inflata ist ein Protozoon, das in vielen Böden vorkommt
Protozoen (Einzahl Protozoon), auch Urtiere, ist eine Bezeichnung für aufgrund ihrer heterotrophen Lebensweise und ihrer Mobilität früher als tierisch angesehene Einzeller, die keine Zellwand, aber im Gegensatz zu Bakterien einen Zellkern besitzen, also Eukaryoten sind. Die Bezeichnung wurde von dem Deutschen Georg August Goldfuß 1818 in die Wissenschaft eingeführt. Zunächst stellte man die Protozoen zusammen mit anderen eukaryotischen (kernhaltigen) Einzellern in ein eigenes Reich der Lebewesen, nämlich ins Reich der Protista. Man weiß jedoch heute, dass die Begriffe „Protozoen“ und „Protista“ ebenso wenig systematische Taxa sind wie die Begriffe „Algen“, „Amöben“, „Ciliaten“ oder „Flagellaten“, da diese Einteilung hauptsächlich aufgrund von sichtbaren Merkmalen, dem so genannten Habitus getroffen wurde, nicht aber aufgrund natürlicher Verwandtschaft. Von den etwa 40.000 beschriebenen „Protozoen-Arten“ sind etwa 8.000 Parasiten, von denen wiederum etwa 70 beim Menschen parasitieren. Nur etwa 40 Infektionen durch Protozoen können auch eine Krankheit hervorrufen.
Einige parasitische Protozoen gehören eigentlich nicht zu den Protozoen, sondern zu den Algen, denn sie enthalten einen Leukoplasten, z. B. die Apicomplexa, zu denen Plasmodium, der Erreger der Malaria, gehört oder Helicosporidium, eine farblose Grünalge, die in wirbellosen Tieren (Invertebraten) parasitiert.
Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung der Protozoen befasst, ist die Protozoologie.
Viren Da Viren keinen eigenständigen Stoffwechsel haben und sich nicht eigenständig vermehren können, werden sie von den meisten Biologen nicht als Lebewesen angesehen, sondern als organische Strukturen, die mit Lebewesen interagieren, oder als „Grenzfall des Lebens“. Die Zugehörigkeit zu den Mikroorganismen ist daher umstritten. Mikrobiologen erforschen allerdings auch Viren, und die Virologie gilt als Teilgebiet der Mikrobiologie.
Bedeutung der Mikroorganismen Evolution, Genetik, Zahl der Arten Mikroorganismen traten als erste Organismen auf der Erde vor etwa 3,8 Milliarden Jahren auf, Vielzeller entwickelten sich erst vor etwa 600 Millionen Jahren im Neoproterozoikum und die ersten „modernen“ Menschen (Homo sapiens) erschienen sogar erst vor etwa 130.000 Jahren.
Die Genome von Mikroorganismen bestehen gewöhnlich aus nicht mehr als 10 Millionen DNA-Basen und sind damit im Vergleich zu den etwa 3 Milliarden Basen des Genoms von Menschen oder Mäusen wenig komplex. Der einfache Bauplan ermöglicht den Mikroorganismen unter anderem eine schnelle Reproduktion – das Darmbakterium Escherichia coli verdoppelt sich unter optimalen Bedingungen alle 20 Minuten. Er ist auch die Voraussetzung für die Anpassungsfähigkeit der Mikroorganismen an verschiedene Umweltbedingungen oder Wirtsorganismen und für die große Artenvielfalt.