Mikroben haben ihre eigene Version des Internets

Die Erschaffung eines großen, weltumspannenden Netzwerks, das Milliarden von Leuten vernetzt, dürfte bis heute eine der größten Errungenschaften der Menschheit sein. Doch Mikroben sind uns da um mehr als drei Milliarden Jahre voraus. Diese winzigen, einzelligen Organismen sind nicht nur für sämtliches Leben auf der Erde verantwortlich. Sie haben darüber hinaus ihre eigenen Versionen des World Wide Web und des Internets der Dinge. Und so funktioniert es:

Ganz so wie unsere eigenen Zellen behandeln Mikroben bestimmte Stücke der DNA wie verschlüsselte Nachrichten. Diese Nachrichten enthalten Informationen, um Proteine zu molekularen Maschinen zusammenzubauen, die spezifische Probleme lösen können, wie beispielsweise Zellen zu reparieren. Doch Mikroben erhalten diese Nachrichten nicht nur von ihrer eigenen DNA. Sie schlucken auch Stücke der DNA ihrer toten Verwandten oder tauschen mit lebenden Freunden.

Diese DNA-Stücke werden dann in ihre eigenen Genome aufgenommen, die wie Computer funktionieren und die Arbeit der gesamten Protein-Maschinerie überwachen. Auf diese Weise ist die winzige Mikrobe eine flexible Lernmaschine, die intelligent nach Ressourcen in ihrer Umwelt sucht. Sollte eine Protein-Maschine nicht funktionieren, testet die Mikrobe eine andere. Versuch macht klug – so werden alle Probleme gelöst.

Doch Mikroben sind zu klein, um ganz allein zu agieren. Stattdessen formen sie Gemeinschaften. Seit Anbeginn ihrer Existenz leben Mikroben in gigantischen Kolonien, die aus mehreren Trillionen von Mitgliedern bestehen. Diese Kolonien haben sogar mineralische Strukturen hinterlassen, die als Stromatolith bekannt sind. Es handelt sich um mikrobielle Metropolen, eingefroren in der Zeit wie Pompeji, die für das Leben vor Milliarden von Jahren Nachweis erbringen.

Mikroben-Kolonien lernen beständig und entwickeln sich stets weiter. Sie entstanden in den Ozeanen und haben allmählich das Land erobert – und das Herzstück ihrer Forschungsstrategie war der Informationsaustausch. Wie wir gesehen haben, kommunizieren individuelle Mitglieder, indem sie chemische Botschaften auf hochgradig koordinierte Art untereinander austauschen. Auf diese Weise erbauen mikrobische Gesellschaften ein kollektives „Bewusstsein“.

Dieses kollektive Bewusstsein schickt Software-Stücke, geschrieben im DNA-Code, zwischen Trillionen von Mikroben hin und her – mit einem einzigen Ziel: die lokale Umgebung vollständig auf Ressourcen hin zu untersuchen, die Protein-Maschinen nutzen.

Wenn die Ressourcen an einem Platz aufgebraucht sind, rücken mikrobielle Expeditionstruppen aus, um neues Land zu finden: Sie übermitteln ihre Funde zurück zur Basis, indem sie verschiedene Arten chemischer Signale einsetzen, und die Mikroben-Gesellschaft aufrufen, sich von Siedlern zu Besiedelten zu wandeln.

Auf diese Weise übernahmen die Mikroben die Erde, indem sie ein weltweites, mikrobielles Netzwerk erschufen, das unserem eigenen World Wide Web ähnelt, aber chemische statt elektrodigitaler Signale benutzt. Theoretisch kann ein Signal, das am Südpol im Wasser ausgesandt wird, rasch rund um den Nordpol wandern.

Das Internet der lebenden Dinge

Die Gemeinsamkeiten mit menschlichen Technologien hören nicht an dieser Stelle auf. Wissenschaftler und Ingenieure arbeiten nun daran, unser eigenes Informationsnetzwerk in ein Internet der Dinge auszubauen, das verschiedene Arten von Geräten integriert, indem diese mit Mikrochips ausgestattet werden, die wahrnehmen und kommunizieren sollen. Unser Kühlschrank wird also fähig sein, uns zu benachrichtigen, wenn die Milch alle ist. Unsere Häuser werden und mitteilen können, wenn eingebrochen wurde.

Mikroben haben ihre eigene Version des Internets der Dinge bereits vor langer Zeit gebaut. Wir nennen es das ‚Internet der lebenden Dinge‘, obwohl es allgemein eher als Biosphäre bekannt ist. Jeder Organismus auf diesem Planeten ist in diesem komplexen Netzwerk verbunden und sein Überleben hängt von Mikroben ab.

Vor mehr als einer Milliarde Jahre hat eine Mikrobe ihren Weg ins Innere einer anderen Mikrobe gefunden, die so ihr Wirt wurde. Diese beiden Mikroben wurden zu einem symbiotischen Hybrid, der uns als eukaryotische Zelle bekannt ist, die Basis fast aller Formen des Lebens, die wir heute kennen. Alle Pflanzen und Tiere sind Nachfahren dieser mikrobiellen Verschmelzung, und beinhalten so die biologische „Plug-in Software“, die sie zum Internet der lebenden Dinge verbindet.

So sind wir Menschen beispielsweise so designt, dass wir ohne die Trillionen von Mikroben im Inneren unseres Körpers, die bei der Verdauung von Essen oder bei der Entwicklung von Immunität gegenüber Keimen helfen, nicht funktionieren können. Wir sind so von Mikroben überhäuft, dass wir persönliche mikrobielle Signaturen auf jeder Oberfläche, die wir anfassen, hinterlassen.

Das Internet der lebenden Dinge ist ein sauberes und wunderschön funktionierendes System. Pflanzen und Tiere leben auf dem von Mikroben erstellten ökologischen Abfall. Für Mikroben sind dagegen alle Pflanzen und Tiere „nunmehr das Vieh, dessen Fleisch sie speisen“, dessen Körper verdaut und eines Tages recycelt werden, wie der Autor Howard Bloom es formuliert hat. Mikroben sind potentielle Weltall-Touristen. Wenn die Menschen in den Weltraum reisen, reisen unsere Mikroben mit uns. Das Internet der lebenden Dinge könnte eine große, kosmische Reichweite bergen.

Das Paradoxe ist, dass wir die Mikroben immer noch als unterlegene Organismen wahrnehmen. Doch es verhält sich in Wirklichkeit so, dass Mikroben die unsichtbaren und intelligenten Anführer der Biosphäre sind. Ihre Biomasse übersteigt die unsere. Sie sind die eigentlichen Erfinder der informationsbasierten Gesellschaft. Unser Internet ist nur ein Nebenprodukt des mikrobiellen Informationsspiels, das bereits vor drei Milliarden Jahren initiiert wurde.

Dieser Artikel erschien zuerst auf „The Conversation“ unter CC BY-ND 4.0. Übersetzung mit freundlicher Genehmigung der Redaktion.


Image (adapted) „Bacteria“ by geralt (CC0 Public Domain)


The Conversation

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Predrag Slijepcevic

Predrag Slijepcevic

ist Dozent an der Brunel University London in den Bereichen Biologie, Gesundheitswesen, Life Sciences, Umwelt und Biomedical Engineering. Er hat einen Doktortitel erhalten für seine Arbeit im Bereich Strahlenbiologie.

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