Globale Probleme und Mikrobiomforschung

Heutzutage beobachten wir einen anhaltenden Verlust der biologischen Vielfalt, Umweltverschmutzungen, Ozonabbau, Klimawandel und die Überschreitung der Grenzen des biogeochemischen Kreislaufs. Diese Faktoren charakterisieren unsere aktuelle Epoche des Anthropozäns. In Anbetracht den aktuellen globalen Problemen der anhaltenden Epoche des Anthropozäns gewinnt der Slogan „Gesunde Erde – Gesunde Menschen“ an Bedeutung. Befürwortet wird dieser Slogan besonders durch den „One

Health Ansatz“ (von Hirschhausen, 2020, S. 5). Menschliche Aktivitäten können die Mikrobiota der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Direkt durch Habitätsstörungen, Treibhausgasemissionen, Umweltverschmutzung, Eutophierung und intensive Landwirtschaft einschließlich Landnutzung und eingesetzter Chemikalien. Indirekt ist die Mikrobiota vom Aussterben von Pflanzen- und Tierarten betroffen. Jeder höhere Organismus ist eng mit seiner Mikrobiota verbunden, und es gibt mehrere, die spezifisch und einzigartig mit einer bestimmten Pflanzen- oder Tierart verbunden sind. Wenn diese Art ausstirbt, sind wahrscheinlich auch ihre Mikroben für immer verloren. Kürzlich haben Botaniker im Rahmen der größten globalen Umfrage alarmierende Aussterberaten für einheimische Pflanzen gemeldet. Unter den vielen bedrohten Arten sind wilde Verwandte unserer Nutzpflanzen – die wilden und krautigen Verwandten domestizierende Pflanzen, die auch für die Pflanzenzüchtung wertvolle Eigenschaften wie Schädlings- und Krankheitsresistenz besitzen. Diese Pflanzen wurden von sehr wenigen Hochleistungskulturen verdrängt, um den Ernährungsbedarf des Menschen zu decken. Infolgedessen sind die Ernährungsweisen weltweit homogener geworden und basieren meist auf wenigen Grundnahrungsmitteln. Der Verbrauch lokal oder regional bedeutsamer Kulturpflanzen ist um zwei Drittel zurückgegangen. Während die Pflanzen-

, Tier-, Insekten- und Mikrobenvielfalt ständig verloren geht, wächst die menschliche Bevölkerung ständig, und in den letzten 50 Jahren hat sich unsere Gesellschaft schnell weiterentwickelt. Die menschliche Gesundheit hängt vollständig von der Gesundheit des Ökosystems ab, und die kontinuierliche Umweltzerstörung, Verschmutzung, Verbreitung von hochverarbeiteten Lebensmitteln, sozialer Stress etc. alles Kennzeichen des Anthropozäns, tragen sicherlich zu unserer Gesundheit bei. Krankheiten wie Fettleibigkeit, Diabetes, die meisten Krebsarten, Autoimmunkrankheiten, die meisten Herzkrankheiten, Reizdarmsyndrom, chronisches Müdigkeitssyndrom, Autismus, Nahrungsmittelallergien und neurologische und psychiatrische Störungen, können mit der vom Menschen assoziierten mikrobiellen Vielfalt in Verbindung gebracht werden. Zu den Bedrohungen für die Menschen kommt noch die globale Nahrungsmittelkrise, auf die wir zusteuern. Die unbeugsame landwirtschaftliche Intensivierung auf Kosten natürlicher Ressourcen stößt an ihre Grenzen und führt zu ernsthaften Bedrohungen für die weltweite Ernährungssicherheit. Die aktuelle Situation der Erde scheint verzweifelt, aber kann noch gesteuert werden. Wissenschaftliche und verantwortliche Stellen suchen und arbeiten an Lösungen (vgl. Berger et al. S. 17). Dabei bieten die Ziele für eine

Nachhaltige Entwicklung einen Ansatz. Mikroben bieten eine große Auswahl an Optionen und in Bezug auf ihre Vielfalt und Funktionen umzukehren.

Antimikrobielle Ressistenz

Da ist die Belastung durch aufkommende antimikrobielle Resistenzen auf unserem Planeten, die uns bis 2050 voraussichtlich 10 Milliionen Todesfälle pro Jahr kosten werden. Die schnelle Ausbereitung von AMR und das kontinuierliche weltweite Auftreten von Antibiotikaresistenzen steht in direktem Zusammenhang mit der Verwendung und dem Missbrauch von Antibiotika und Chemikalien, die Resistenzen verursachen.

Antimikrobielle Resistenz ist ein Begriff, der ein breites Spektrum von Resistenzmechanismen in Mikroorganismen beschreibt, um verschiedene Wirktstoffe zu widerstehen, sie abzutöten oder ihre Vermehrung zu hemmen. Diese Beschreibung umfasst auch die Antibiotikaresistenz, die speziell die Resistenz gegen Antibiotika oder Therapeutika beschreibt (vgl. Berger et al. 2020, S. 14). Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) verursachen antimikrobiell resistente Mikroorganismen jedes Jahr weltweit mehr als 700.000 Todesfälle. Die Zahlen steigen derzeit und erfordern gezieltes Gegensteuern. Verschiedene molekulare Mechanismen können antimikrobielle Resistenzen verleihen, die bei Bakterien am häufigsten vorkommen, aber auch bei pathogenen Pilzen vorkommen können. Einer der häufigsten Mechanismen, der antimikrobielle Resistenz verleiht, wird von Effluxpumpen bereitgestellt. Dieser Begriff beschreibt eine Vielzahl von Transmembranproteinen, die aktiv Substanzen aus einer mikrobiellen Zelle herauspumpen können. Mikroorganismen verwenden diesen Mechanismus häufig um toxische Substanzen zu entfernen, und einige haben ihn in den letzten Jahrzehnten angepasst, um Therapeutika zu eliminieren und unter hohen Konzentrationen antimikrobieller Mittel zu überleben. Ein weiteres Resistenzprinzip beruht auf der Substanzaktivierung durch Enzyme. Mikrobielle Zellen können sich entwickeln, um Enzyme zu produzieren, die therapeutische Wirktstoffe inaktivieren und sie somit unbrauchbar machen. Ein anderer Mechanismus basiert auf einer Zielsequenz-Veränderung. Hier kann auch die Mutation oder der Ersatz eines zellulären Ziels die Wirksamkeit eines therapeutischen Mittels vollständig eliminieren. Das sind nur einige Beispiele für eine Vielzahl von Resistenzmechanismen, die entweder allein oder in unterschiedlichen Kombinationen innerhalb eienr mikrobielle Zelle auftreten können. Bakterien als auch ein- oder mehrzellige Organismen können genetisches Material untereinander über den sog. Horizontalen Gentransfer übertragen. Innerhalb einer mikrobiellen Gemeinschaft kommt ein solcher genetischer Austausch sehr häufig vor und spielt auch in der Evolution von Organismen eine wichtige Rolle. Über horizontale Gentransger können auch antimikrobielle Resistenzgene innerhalb einer dasselbe Habitat bewohnenden mikrobiellen Gemeinschaft übertragen werden. Wird

solch ein Resistenzgen auch eine pathogenen Mikroorganismus übertragen, sind die Heilungsmöglichkeiten infizierter Patienten insb. bei Multiresistenzen eingeschränkt. Mulitresistenz ist ein Begriff, der speziell verwendet wird, um anzuzeigen, dass ein bestimmter Mikroorganismus mehrere antimikrobielle Resistenzmechanismen trägt. Multiresistente Erreger sind von großer Bedeutung, wenn sie in Krankenhäusern angereichert werden, was sehr häufig der Fall ist. Patienten, die aus anderen Gründen behandelt werden und ein geschwächtes Immunsystem haben, können sie erwerben und dies kann für die betroffenen Patienten tödlich enden. Der Begriff von solchen Infektionnen werden als „nosokomiale Infektionen“ / hospital-acquired infections (HAI) bezeichnet und ihre Inzidenzrate liegt in der Europäischen Union zwischen 4,5 und 9,3 Prozent.

Aktuell stehen wir vor der sog. „Antibiotika-Resistenzkrise“. Dies beschreibt den Umstand, dass eine stetig abnehmende Zahl von Therapeutika zur Bekämpfung antimikrobiell resistenter Erreger zur Verfügung steht. Sie die verbleibenden „las restort“ Antibiotika – ein Begriff, der Antibiotika beschreibt, die noch gegen multiresistente Erreger wirksam sind – aufgebraucht, führen einfache Infektionen zu lebensbedrohlichen Zuständen.

Die WHO hat eine Top-12-Liste neu auftretender antimikrobiell resistenter Krankheitserreger herausgegeben, die ein hohes Risiko für die Menschheit darstellen. Diese Liste enthält Bakterien wie Acinetobaxter baumanii und Pseudomonas aeruginosa, von denen angenommen wurde, dass sie der Vergangenheit angehören. (World Health Organization 2017) Es geht nur darum der zunehmend drohenden Antibiotikaresistenzkrise gezielt entgegenzuwirken. Um nachhaltig und dauerhafte Gegenmaßnahmen zu verstehen, wo und warum Antibiotikaresistenzen entstehen.

Antibiotika-Resistenzen können natürlicherweise in der Umwelt vorkommen jedoch sind der anthropoghene Über- und Missbrauch von Antibiotika der Hauptgrund für die Zunahme vieler multiresistenter Erreger. Derzeit ist der Großteil – ca. 70 % der gesamten Antibiotikaproduktion werden für die Viehzucht verwendet. Dabei werden die Antibiotika nicht nur zur Behandlung infizierter Tiere eingesetzt, sondern häufiger präventiv oder sogar zur Steigerung der Gewichtszunahme von Nutztieren. Darüber hinaus entstehen durch den übermäßigen Einsatz von Agrochemikalien auch eine Vielzahl resistenter pflanzenpathogener Pilze, die die Gesundheit unserer Nutzpflanzen und damit der Lebensmittelproduktion drastisch beeinträchtigen. Ein weiterer Grund, der das Auftreten von Antibiotikaresistenzen verschlimmert, liegt in der weltweiten Tendenz

des medizinischen Personals, Antibiotika voreilig zu verschreiben, verbunden mit einer falschen Einnahme durch die Patienten.

Die WHA hat kürzlich festgestellt, dass Antibiotikaresistenzen nach dem One-Health-Prinzip bekämpft werden müssen. Dies bedeutet, dass es nicht ausreicht, sich auf die Behandlung von Infektionen bei betroffenen Menschen und Tieren zu konzentrieren. Sondern das das Auftreten antimikrobieller Resistenzen zu einem früheren Zeitpunkt, nämlich in der Umwelt und der Lebensmittelproduktionskette, angegangen werden sollte. Methodische Weiterentwicklungen, die zur Analyse ganzer Resistome eingesetzt werden können, bilden die notwendige Grundlage für solche Ansätze. Das Resistom beschreibt die Gesamtheit der antimikrobiellen Resistenzen, die innerhalb eines Mikrobioms auftreten. Es ist Teil des Mikrobioms und nicht der Mikrobiota, da Resistenzgene in nicht lebenden Strukturen wie Plasmiden oder zellfreier DNA vorhanden sein können. Durch technologische Fortschritte wie die Hochdurchsatz-Sequenzierung wurde es möglich, Resistome ganzheitlich zu analysieren. Dies ermöglicht es uns, die Prävalenz verschiedener Antibiotikaresistenzen in verschiedenen Umgebungen vergleichend zu beurteilen. Außerdem verbessert er das Verständnis der Entstehung antimikrobieller Resistenzen zu verbessern und relevante Wechselwirkungen zwischen dem Mikrobiom zu identifizieren. Beispielsweise könnte bei einem Mikroorganismus in der Umwelt eine besondere antimikrobielle Resistenz entstehen, die noch keine Bedrohung darstellt. Die neu entstandene Resistenz könnte jedoch auf einen Erreger übertragen werden, der sich über unsere Nahrungskette ausbreitet, bis er anfällige Personen infiziert. Dieses Beispiel veranschaulicht nicht nur warum Resistomanalysen ein wertvolles Instrument zum besseren Verständnis der Entstehung antimikrobieller Resistenzen sind, sondern auch, warum es wichtig ist, das One-Health-Prinzip für zukünftige Lösungen zu berücksichtigen.

# Die antimikrobielle Resistenz ist eine ernsthafte Bedrohung für die Menschheit. Es wird

Gegenmaßnahmen erfordern, das das One-Health-Prinzip beinhalten müssen, um dieses globale Problem anzugehen. Die gebaute Umwelt, insb. medizinische Versorgungseinrichtungen, sowie landwirtschaftliche Umgebungen sind wichtige Quellen für resistente Mikroorganismen. Neue Forschungen haben gezeigt, dass antimikrobielle Resistenzen auch bei nat. Resistomen ein gem. Merkmal sind.

Bosch 2021

Mikrobiomforschung für die Gesundheit des Planeten und „SGDs“

Mikroben kommen überall vor von tiefen kontinentalen und ozeanischen Untergründen bis hin zur Troposhäre. Sie sind wesentliche Triebkräfte der Evolution und ihre Wirken während der gesamten Erdgeschichte prägte die biogeochemische Zusammensetzung und Eigenschaften heutiger Ökosysteme. Heute erzeugen Mikroben fast die Hälfte des Sauerstoffs, den wir einatmen, und sie beeinflussen die Treibhausgasemissionen und den Klimawandeln. Sie sind Abfallrecycler und von grundlegender Bedeutung für die Versorgung mit sauberem Wasser, und ihr Beitrag zur Gesundheit von Pflanzen, Tieren

und Menschen ist absolut bedeutend. Das Mikrobiom verbindet alles Leben auf der Erde und das Verständnis dieser Verbindungen über verschiedene Wirte und Lebensräume hinweg, eröffnet das Potenzial für innovative und ganzheitliche Ansätze für Diagnose, Behandlung und Intervention im Kontext des One-Health-Konzepts und steuert so die Nachhaltigkeit des Anthropozäns und der planetaren Gesundheit. Sicherlich sind mikrobiombasierte Lösungen und Technologien ein Schlüssel zur Bewältigung der Herausferderungen des 21. Jahrhunderts.

Aktuelle planetare Gesundheitskonzepte und von den Vereinten Nationen definierten nachhaltigen Entwicklungsziele. Wie kann das Mikrobiom in diese Konzepte und Ziele umgesetzt werden? Wie hilft es die großen globalen Herausforderungen zu meistern?

Diskussion über den Einfluss des Mikrobioms nicht nur auf die einzelnen Organismen, sondern auf die gesamte Oberfläche unseres Planeten und seiner Atmosphäre.

https://sdg-education.net/files/sdg/content/download/Unterrichtsstunde_Verlaufsplan_Materialien.pdf

https://www.nature.com/articles/d41586-024-00017-8

Wie kann das Mikrobiom genutzt werden, um diese Probleme zu lösen, um Nachhaltigkeit für uns und unseren Planeten im Kontext der Planetary Health zu erreichen und die Ziele der nachhaltigen Entwicklung. Die nachhaltigen Entwicklungsziele, kurz SDGs (Sustainable Devolopment Goals), wurden von den Vereinten Nationen formuliert und sind definiert durch die „Entwicklung, die den Bedürfnissen der Gegenwart entspricht, ohne die Fähigkeit zukünftiger Generationen zu beeinträchtigen, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen“. Sie adressieren die globalen Herausforderungen unserer Zeit wie Klimawandel, Armut, Ungleichheit und Umweltzerstörung und sind darauf ausgerichtet, Frieden, Gerechtigkeit und Wohlstand für heutige und zukünftige Generationen zu verwirklichen. Der verantwortungsvolle Umgang mit den endlichen natürlichen Ressourcen wurde in allen Zielen für eine widerstandsfähige und nachhaltige Gesellschaft als Hauptaufgabe erkannt.

Das Mikrobiom hat das Potenzial, viele dieser SDGs voranzubringen. Wie z. B Ziel 2 „Kein Hunger“: Das wichtigste Thema ist sicherlich die Ernährung. Die Menschheit ist einfach auf Nahrung angewiesen und die Kontrolle der Weltbevölkerung basiert auf Nahrung. Die gesamte politische Kontrolle dreht sich um die Lebensmittelkette und ob sie auch sichere und faire Weise geliefert wird. Nahrung ist der verbindende Faktor von Umwelt und menschlicher Gesundheit. Die Erforschung pflanzlicher Mikrobiome wird gezielte und vorausschauende Managmentansätze unterstützen, die an die spezifischen Bedingungen im Feld angepasst sind und so zu mehr Nachhaltigkeit führen können. Auf der Mikrobiota basierende landwirtschaftliche Produkte sind einer der am schnellsten wachsenden Sektoren in der Agronomie mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 15 bis 18 Prozent und einem prognotizierten Wert von über 10 Milliarden US-Dollar bis 2025. Darüber hinaus können Mikroben zur Herstellung von Lebensmitteln verwendet werden, um den Nährwert und die Fruchtbarkeit des Bodens zu verbessern, um ihn in Ackerland umzuwandeln. Mikroben können auch verwendet werden, um natürliche Umgebungen wiederherzustellen. Ein Beispiel ist der Aralsee. Das Schrumpfen des Aralsees ist eine Umweltkatastrophe, die durch die unbeugsame landwirtschaftliche Intensivierung im Einzugsgebiet des Sees verursacht wird. Hohe Konzentrationen von Giftstoffen sind im Boden erheblich erhöht. Dies spiegelt sich in ernsthaften Problemen der öffentlichen Gesundheit wider. Das Mikrobiom im ausgetrockneten Becken, das heute Aralkum heißt wurde untersucht. Pflanzenwachstumgsfördernde und stressschützende Bakterien fehlen dort, was eine Möglichkeit bietet, die Vegetation durch mikrobielle Impfmittel wiederherzustellen.

Ziel 3 „Gesundheit und Wohlbefinden“: Die Bedeutung und das Potenzial des Mikrobioms für die menschliche Gesundheit ist bedeutend. Es gilt nicht nur interindividuelle Variabilität in allen Aspekten einer Krankheit beitragen, sondern stellt auch ein potentielles Ziel für Gesundheitsmanagment, wie Therapeutika, Veränderungen in der Ernährung, die Verwendung von Prä-, Pro- oder Synbiotika, Leben Biotherapeutika entsprechend einer Art oder eine Mischung von Arten von Mikrobiom-Transplantaten. Ständige Exposition ggü. chemischere Schadstoffen aus der Umwelt ist ein weiterer wichtiger Faktor für die menschlcihe Gesundheit im Anthropozän. Mikroben leisten bedeutende Leistungen, wenn es um die biologische Sanierung belasteter Standort und den Abbau von Abfällen im Allgemeinen geht. Gesundheit im Allgemeinen hängt von Gleichgewicht des

Mikrobioms ab. Ist sie gestört, können Krankheitserreger ausbrechen und sich sogar zu Krankheiten, Epidemien oder Pandemien entwickeln. Die Entdeckung komplexer Erkrankungen hat zur Einführung des Begriffs Pathobiom geführt, der durch eine schwere Dysbiose gekennzeichnet ist und oft mit einem Verlust der mikrobiellen Vielfalt verbunden ist. Die Entschlüsselung des Pathobioms wird für das Verständnis der Persistenz, Übertragung und Entstehung von Krankheitserregern wichtig werden. Auch Praktiken, die während der SARS-CoV-2-Pandamie umgesetzt wurden, haben wesentlich zu einem erhöhten Verlust der biologischen Vielfalt und einem entsprechenden Verlust an Resilienz beigetragen. Forscher warnen sogar vor weiteren Folgen der Pandamie für das Mikrobiom und die menschliche Gesundheit.

SDG 6 „Sauberes Wasser und Sanitärversorgung“: Mikroorganismen können das Wasser in Flüssen, Bächen und Seen einfach reinigen.

Ziel 7 „Erschwingliche und saubere Energie: Mikroben können zur Herstellung von Biokraftstoffen verwendet werden, um nicht mehr von Biokraftstoffen aus Nahrungsquellen abhängig zu sein. Die mikrobielle Biotechnologie bietet auch ein außergewöhnliches Potenzial, um ein weiteres SDG zu erreichen, nämlich Nummer 8 menschenwürdige Arbeit und Wirtschaftswachstum. Die Mikrobiomforschung ist eine Quelle für neue Unternehmen, die Schaffung von Arbeitsplätzen und Beschäftigungsmöglichkeiten.

SDG 13 „Maßnahmen zum Klimaschutz“: In unseren Ozeanen sind 90 Prozent des Lebens mikrobiell und sie fixieren etwa 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus der Luft, was zwei Drittel der gesamten Kohlenstoffbindung in den Ozeanen ausmacht. Aber auch Mikroben produzieren Treibhausgase. Vor allem in Böden kann die Mikrobiota verbessert und auf solche verlagert werden, die keine Treibhausgase abgegeben, sondern verbrauchen. Das Mikrobiom und die mikrobiell vermittelten Prozesse passen auch ideal zu einem neuen globalen Wirtschaftrahmen, der 4. Indisturiellen Revolution. Dieser Ansatz dreht sich um die Nutzung von Big Data-Verarbeitung, Konnektivität und künstlicher Intelligenz sowie vielen anderen Funktionen, sieht aber gleichzeitig Nachhaltigkeit, Null Abfall, vollständiges Recycling und keine schädlichen Emissionen im Kontext der zirkulären Bioökonomie vor. Das Hauptziel der zirkulären Bioökonomie ist ein nachhaltiges Wohlbefinden im Einklang mit der Natur. Die Verwendung von Mikroben erfordert keine extremen Bedingungen oder Energieaufnahme oder die Ergänzung von Giftstoffen und die von ihnen hergestellten Produkte sind Naturprodukte und können durch die Umwelt und andere Mikroben abgebaut werden. Die zirkuläre Bioökonomie beruht letztlich auf

der mikrobiellen Vielfalt und ist durch miteinander verbundene Mikrobiome gekennzeichnet. Fortschritte in der Entwicklung von Umweltmikrobiomen werden in Zukunft giftige Chemikalien in der Agrar-, Garten-, und Aquakultur ersetzen und einen nachhaltigen Umgang mit Umweltressourcen fördern sowie unsere Lebensmittelverarbeitung verbessern.

Stand der Didaktischen Forschung durch Schülervorstellungen

Die meisten Menschen verbinden Mikroorganismen zuerst Krankheitserreger und damit ausschließlich negative Gefühle (vgl. Fuchs, 2022, S. 26). Vor dem Hintergrund der Vielfalt mikrobieller Tätigkeiten und ihrer Funktionen weist die dominierende Vorstellung, dass Mikroorganismen überwiegend Krankheiten verursachen, auf eine die Wirklichkeit einschränkende Vorstellung hin (vgl. Hammann & Asshoff 2015, S. 281). Die Interviewstudie von Hörsch (2007) widmet sich Lernenden speziell dem Verhältnis zwischen Mensch und Mikroorganismus. Die generalisierende und anthropozentrische Sichtweise wird im folgenden Zitat eines Lernenden betont: „Krank zu machen, ist die Aufgabe von Bakterien in der Natur (Biologie), wie es die Aufgabe des Herzens ist, zu schlagen. Krank zu machen ist eine Art Eigenschaft von ihnen. Es wäre besser, wenn es Bakterien und Viren nicht geben würde“ (Hörsch 2007, S. 222). Das Zitat verdeutlicht, dass der Schüler die krankmachende Wirkung als Essenz der Mikroorganismen ansieht. In einem Zusammenhang mit der ebenfalls geäußerten Schülervorstellung steht, dass ein gesunder Mensch frei von Bakterien ist. Eine mögliche Ursache für die Vorstellung besteht darin, dass die negativen Auswirkungen von Bakterien in den Medien mehr Beachtung finden als die positiven. Allerdings wurde auch von den Lernenden in der Studie beschrieben, dass Bakterien im Menschen vorkommen und beispielsweise die Verdauung unterstützen (vgl. Hörsch 2007, S. 234-235). In einer anderen Studie gaben die Lernenden an, dass der Lebensraum von Mikroorganismen „überall“ sind aber nannten in diesem Kontext gleichzeitig schmutzige und unhygienische Orte, an denen man sich anstecken kann (vgl. Bryne 2011, S. 1945). Neben der Vorstellung von Mikroorganismen als Krankheitserreger wurde weiterhin das Verderben von Lebensmitteln und Nahrungsmittelproduktion genannt (vgl. Simonneaux 2000, S. 619ff.). Die Schülervorstellungen spiegeln die Medienberichte wider, da im Alltag Mikroorganismen häufig nur als Krankheitserreger angesehen werden. Die vielfältigen Funktionen werden wenig beschrieben. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen veranschaulichen, dass Vorstellungen von Mikroorganismen im Biologieunterricht nicht ausreichend behandelt werden.

Lernenden sollten im Biologieunterricht die Gelegenheit haben, ein Spektrum unterschiedlicher

Mikroorganismen kennenzulernen und unterschiedliche mikrobielle Tätigkeiten auch praktisch anhand von Experimenten zu erfahren. Die Studie von Anett Kögel et al. (2000, S. 40) bei den

69 Prozent der Befragten Schüler angaben, dass ihr Interesse in der Biologie durch Themenkomplexen, wie Gesundheit und humanbiologischen Sachverhalte geweckt wird und 75 Prozent das Mikroskopieren ein besonderer Aspekt des Biologieunterrichts benennen. (vgl. Hörsch 2007, S. 338). Besondere Dringlichkeit besteht bei der Vermittlung der

gesundheitsförderlichen Wirkungen des menschlichen Bioms, denn für viele Lernende ist es unvorstellbar, dass der menschliche Körper von Mikroorganismen profitiert. Auch die Fermentation und andere Arten der biotechnologischen Nutzung von Mikroorganismen sollten thematisiert werden, ebenso wie ihre ökologischen Funktionen im System Erde. Ein erweitertes mikrobiologisches Verständnis trägt zur Überwindung einer ausschließlich anthropozentrischen Sicht bei (vgl. Hammann & Asshoff 2015, S. 281). Der praktische Teil dieser Arbeit soll ein Unterrichtskonzept für das Mikrobiom darstellen, bei denen die wichtigen Funktionen und Tätigkeiten thematisiert werden.