Das Bodenleben und unsere Gesundheit

Der Boden ist nicht nur die wichtigste Ressource für unsere Lebensmittel, sondern auch wichtig für die menschliche Gesundheit. Das wird aus einem Beitrag deutlich, der Ende Dezember in der renommierten Wissenschaftszeitschrift Nature unter den Titel „Soil biodiversity and human health“ (Bodenbiodiversität und menschliche Gesundheit) erschienen ist. Die drei Autoren arbeiten an Universitäten in den USA, Australien und der Schweiz.

In der Veröffentlichung machen Sie klar, dass die Biodiversität im Boden von großem Nutzen ist und dass die pathogenen Organismen nur eine Minderheit darstellen. Abgesehen von den schwerwiegenden Krankheiten, wie z.B. Anthrax, Listeriose, Tetanus und Toxoplasmose, wird das Immunsystem durch die Auseinandersetzung mit einigen Erregern verbessert. Das verringert auch die Gefahr von Allergien. Stadtbewohner weisen eine geringere Vielfalt an Mikroorganismen auf ihrer Haut auf und besitzen daher eine geringere Immunabwehr und eine stärkere Neigung zu Allergien.

Der Boden ist die Quelle für die meisten Antibiotika, hat der Bodenmikrobiologie Dr. Selman Waksman in den 1940er Jahren herausgefunden. In seinem Labor hat er dutzende Antibiotika aus verschiedenen Bodenbakterien gewonnen. Dafür wurde der aus der Ukraine stammende und in die USA emigrierte Wissenschaftler 1952 mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet. Waksman ist der bislang einzige Bodenkundler, der mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Da die Bodenbakterien aber kontinuierlich den Antibiotika anderer Bodenmikroorganismen ausgesetzt sind, entstehen Resistenzen.

Aufgrund der hohen Biodiversität ist der Boden aber das ideale Labor für die Entwicklung neuer Antibiotika und Medikamente. Einige Bakterien sind bereits in der engeren Wahl. Erst kürzlich wurde ein Bakterium in einem natürlichen Boden entdeckt, dessen Antibiotika gegen die Tuberkulose wirken. Mycobacterium vaccae besitzt eine antidepressive Wirkung. Das Bakterium aktiviert Zellen im Gehirn, die das Glückshormon Serotonin ausschütten. Bacteroides fragilis soll einer Untersuchung am Californian Institute of Technology zufolge Autismus-Symptome beheben.

Französische Mikrobiologen haben herausgefunden, dass sich viele Bodenbakterien im menschlichen Verdauungstrakt wiederfinden und dass ein genetischer Austausch zwischen den aufgenommenen Bodenbakterien und den Darmbakterien stattfindet. Japanische Wissenschaftler haben bei Seetang-Bakterien herausgefunden, dass sie die gleiche genetische Zusammensetzung besitzen wie zwei Bakterienarten, die im menschlichen Darm siedeln. Dadurch war auch die Nährstoffverdaulichkeit für den Seetang erhöht.

Die menschliche Gesundheit wird indirekt durch die Bewirtschaftungsmethoden beeinflusst. Dabei gibt es Wechselwirkungen zwischen Schaderregern und dem Nährstoffniveau sowie der Qualität. Um zu überleben haben die betroffenen Pflanzen gegen die meisten Schaderreger im Laufe der Evolution natürliche Gegenmaßnahmen entwickelt. Diese Gegenmaßnahmen werden durch eine hohe Biodiversität im Boden unterstützt.

Durch eine zu intensive Bewirtschaftung kann die Biodiversität und die Vielzahl an nützlichen Bakterien herabgesetzt werden. Dazu zählen u.a. die intensive Bodenbearbeitung mit dem Pflug sowie der intensive Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und Düngemitteln. Kommen mehrere negative Faktoren zusammen können an sich nützliche Mikroorganismen zu Killern werden. Ein Beispiel ist der Bodenpilz Coccidoides immites, der normalerweise organische Rückstände abbauen hilft und den Boden stabilisiert. Durch eine zu intensive Bewirtschaftung (Pflügen mit Schwarzbrache, Abbrennen der Stoppel) entwickelt er Sporen, die in der Folge von Staubstürmen zum berüchtigten „Valley-Fieber“ führen können. Im Jahr 2004 erkrankten in den USA 6.000 Menschen am Valley-Fieber. Durch reduzierte Bodenbearbeitung verringert sich auch die Belastung mit Feinstaubpartikeln.

Eine weniger intensive Bewirtschaftung fördert die Biodiversität und dadurch die Gesundheit von Pflanze, Tier und Mensch. Durch die Fülle an nützlichen Organismen wird der Einfluss der Pathogene zurückgedrängt. Eine nachhaltige Bewirtschaftung unserer Böden ist essentiell für eine lang-anhaltende Gesundheit beim Menschen.

In den gemäßigten Klimazonen wird die Produktivität der Feldfrüchte durch die Regenwürmer unterstützt; in den tropischen Gebieten übernehmen Termiten diese Aufgabe. Die Biodiversität erhöht die Nährstoffverfügbarkeit, insbesondere bei vielen Spurenelementen. Ferner verbessert sich die Wasserqualität.

Diana H. Wall, Uffe N. Nielsen & Johan Six; Nature 528, 69–76

Ein  Beitrag zweier Autoren der Universität Reading beschäftigt sich mit den konkreten Gefahren, aber auch dem Nutzen, der vom Boden und den vielen Organismen ausgehen kann. Seit langem ist bekannt, dass sich ein Mangel an Mikronährstoffen im Boden zu einer Häufung bestimmter Krankheiten, z.B. Änämien, führen kann. In vielen Regionen besteht ein Mangel an verschiedenen lebensnotwendigen Mineralelementen, der sich negativ auf die Gesundheit und die körperliche Entwicklung auswirken. Eine Unterversorgung besteht in vielen Regionen mit Eisen, Zink, Kupfer, Magnesium und Selen. Andererseits gibt es Regionen, die durch toxische Gehalte an verschiedenen Elementen, u.a. Arsen, Cadmium, Quecksilber und Blei auszeichnen. Aber auch Überschüsse an lebensnotwendigen Spurenelementen, wie z.B. Selen, Nickel oder Zink können zu gesundheitlichen Scäden führen. Hohe Gehalte an Radon, einem radioaktiven Element, sind mit erhöhten Krebsraten verbunden. Eine nicht zu unterschätzende Gefahr geht aber auch von verschiedenen pathogenen Bodenbakterien aus. Am bekanntesten sind die Erreger von Tetanus und Botulismus. In den tropischen und subtropischen Gebieten kann es zum Ausbruch von Cryptococcen-Meningitis kommen; die Krankheit wird von einem Pilzerreger hervorgerufen. Die beiden Autoren erwähnen in ihrem Beitrag auch Anthrax und das Valley-Fieber. Drei Protozoa-Arten können Durchfall hervorrufen. Mehrere im Boden siedelnde Erreger werden durch Amöben übertragen, u.a. Chlamydien, Legionellen und Tuberculose. Über den Kot von Nagetieren können das Hantavirus und Hepatitis A übertragen werden. Campylobacter, Escherichia coli und Shigella verursachen jedes Jahr 4 bis 6 Millionen Todesfälle; sie stellen die zweitwichtigste Ursache für Todesfällen bei Kindern dar. Meistens werden diese Erreger aber über verdorbene Lebensmittel und kontaminiertes Wasser übertragen. Von sog. „Wurminfektionen“, die durch Nematoden verursacht werden, sind weltweit 2 Milliarden Menschen betroffen; 130.000 Todesfälle stehen damit in Verbindung.

Der Boden ist aber Quelle vieler Medikamente, z.B. für die meisten Antiobiotika (wie weiter oben beschrieben). 60 % aller Krebsmedikamente, die zwischen 1983 und 1994 zugelassen wurden, gehen auf Naturprodukte aus dem Boden zurück. Tonerden werden für viele Behandlungen verwendet, z.B. bei Durchfallerkrankungen. Spektakulär ist die erst vor wenigen Jahren gemachte Entdeckung, dass Tonmischungen auch das gefürchtete Bakterium Stapylococcus aureus innerhalb von 24 Stunden tötet. Die Autoren führen die Wirkung auf die im Ton adsorbierten Mikronährelemente Eisen, Kupfer und Zink zurück. Als potenzielle Gefahr wird die Belastung von Gülle und Klärschlamm mit Arzneimittelrückständen gesehen.

Die Autoren halten deshalb eine ausgewogene Ernährung der Böden mit allen lebensnotwendigen Nährelementen für erforderlich.

M. A. Olivera & P. J. Gregory, Univ. Reading; European Journal of Soil Science, March 2015, 66, 257–276