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Schimmelpilze retten Leben

Entdeckung des Penicillins durch einen mißglückten Versuch

Grampositive Bakterien © CDC

Alleine und vergessen stehen einige Petrischalen in einem verlassenen Labor. In ihnen wachsen Staphylokokken-Kulturen und eigentlich müßten sie im Kühlschrank aufbewahrt werden. Aber Alexander Fleming, der Mikrobiologe, der einen Versuch mit den Kulturen durchführt, hat sie versehentlich stehengelassen – und ist in den Urlaub gefahren. Unbemerkt können einige Pilzsporen in die Schalen eindringen und beginnen dort zu wachsen.

Als Fleming aus dem Urlaub zurückkommt, ist er entsetzt. Seine Kulturen sind teilweise abgestorben, der Versuch hinüber. Statt dessen hat sich ein Pilz, eine Art grünlicher Schimmel, in den Petrischalen ausgebreitet. Es handelt sich um den Schimmelpilz Penicillinum notatum, Penicillinum genannt wegen seiner Pinselform. Fleming entsorgt die Kulturen nicht direkt, sondern sieht sie sich genauer an. Um die Schimmelkolonien herum befindet sich eine klare Zone, eine „Todeszone“, in der keine Bakterien wachsen. Der Pilz produziert eine bakterizide Substanz.

Diese zufällige Entdeckung war eine Sensation zu jener Zeit, im Jahre 1929. Der Erste Weltkrieg war vorüber und hatte unzählige Todesopfer gefordert. Viele waren gestorben, weil sich ihre Wunden infiziert hatten, es gab kein wirksames Mittel. Aber auch nach dem Krieg breiteten sich Krankheiten wie Diphterie, Tuberkulose und Typhus unter der Bevölkerung aus.

Um so erstaunlicher ist es, dass das enorme Potential des Penicillins kaum genutzt wurde. Zunächst dauerte es eine Weile, bis Fleming den Pilz eindeutig identifiziert und isoliert hatte. Dann machte er einige Versuche mit verschiedenen Bakterienstämmen und fand heraus, dass Staphylokokken, Streptokokken, die Erreger von Milzbrand, Diphterie, Pfeifferschem Drüsenfieber und Starrkrampf von dem Penicillin-Extrakt vernichtet wurden. Bei diesen Bakterien handelt es sich um sogenannte grampositive Bakterien. Grampositive Bakterien besitzen eine äußere Zellwand, die aus einem Peptidoglycan aufgebaut ist, das aus vielen, miteinander verketteten Zuckermolekülen besteht. Penicillin verhindert diese Verknüpfung der Zucker und somit den Aufbau einer Zellwand.

So viel wußte Fleming damals natürlich noch nicht über die Wirkung des entdeckten Stoffes. Er stellte aber fest, dass Penicillin keine weißen Blutkörperchen angreift und daher für die Behandlung von Infektionskrankheiten geeignet ist. Fleming veröffentlichte seine Ergebnisse in einem Londoner Fachblatt, aber kaum jemand nahm Notiz von seinem Artikel. So wurde Penicillin zunächst nur oberflächlich zur Desinfektion von Wunden eingesetzt.

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Ein paar Jahre später dann stand Gerhard Domagk im Rampenlicht. Er stellte ein wirksames Medikament aus Sulfonamiden gegen Infektionskrankheiten vor – das Prontosil. Im Gegensatz zu Penicillin wurde dieser Stoff schon in verschiedenen Labors gründlich auf seine Wirksamkeit getestet worden, aber Fleming war überzeugt, dass sein Penicillin mehr leisten kann.

Letztendlich sorgte der näher rückende Zweite Weltkrieg dafür, dass mehr Energien in die weitere Erforschung von Flemings Entdeckung gesteckt werden. Im Krieg wird ein Medikament gegen Infektionen besonders benötigt, zudem fürchtete England, von den in Deutschland produzierten Sulfonamiden abgeschnitten zu werden. Der Pathologe Walther Florey leitete nun die Arbeitsgruppe um das Penicillin. Es gelingt, den Stoff in größeren Mengen zu isolieren. 25 Mäuse überlebten glücklich eine Streptokokkeninfektion dank einer Impfung mit Penicillin, es ging voran. Allerdings wuchsen die Kulturen zu langsam, um Penicillin in industriellem Maßstab zu produzieren.

1941 konnte eine deutsche Invasion in England nicht mehr ausgeschlossen werden, die Penicillin-Forschung wurde in die USA verlegt und von der Rockefeller-Stiftung finanziert. Hier begann nun die Suche nach einem Stamm, der schneller wächst, als die zufälligen Besucher in Flemings Petrischale. Überall auf der Welt sammelte die amerikanische Luftwaffe Bodenproben, Erde von zahlreichen Flughäfen wurde auf diese Weise nach geeigneten Penicillium-Stämmen untersucht. Doch wieder hatte der Zufall seine Hand im Spiel: Der ergiebigste Stamm wurde schließlich direkt vor dem Forschungsinstitut auf einer verschimmelten Melone entdeckt.

Die industrielle Großproduktion konnte ab 1944 beginnen, noch rechtzeitig, um im Krieg reichlich Anwendung zu finden.

Zur Anwendung kommt Pencillin auch heute noch – leider viel zu häufig. Zahlreiche Krankheitserreger sind bereits resistent gegen viele Antibiotika. Wissenschaftler befürchten, dass multiresistente Bakterien eines Tages von keinem der bekannten Antibiotika beeinträchtigt werden. Sie könnten sich dann ungehemmt ausbreiten. Fleming warnte schon 1947 vor dem Phänomen der Resistenzbildung, wurde aber weitgehend ignoriert – bis heute noch. Während Ärzte in den Niederlanden zum Beispiel bei einer Mittelohrentzündung erst einige Tage abwarten, ob die Entzündung spontan ausheilt, werden in den USA in der Regel sofort Antibiotika verschrieben. Das hat zur Folge, dass in Holland nahezu keine resistenten Keime entstehen, in den USA dagegen mehr als 350.000 Mittelohrentzündungen auf resistente Bakterien zurückgehen.

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Stand: 30.05.2000

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