Bacillales

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 14. November 2021

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Bacillales sind eine Ordnung aus der bakteriellen Klasse der Bacilli, die Familien wie Alicyclobacillaceae, Bacillaceae, Listeriaceae und Paenibacillaceae enthält. Bakterien der Ordnung zeigen grampositive Eigenschaften und bilden vor allem unter ungünstigen Bedingungen oft Endosporen aus. Während einige als Probiotika eingesetzt werden, handelt es sich bei anderen um opportunistisch oder obligat pathogene Krankheitserreger.

Was sind Bacillales?

Während einige als Probiotika eingesetzt werden, handelt es sich bei anderen um opportunistisch oder obligat pathogene Krankheitserreger.
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Bacilli sind eine Bakterienklasse grampositiver Bakterien mit geringem GC-Gehalt. Teile der genauen Systematik sind bislang unsicher. Nichtsdestotrotz wird die bakterielle Ordnung der Bacillales zu der Klasse Bacilli gezählt.

Bei den Bacillales handelt es sich um gram-positive Bakterien, die meist in Stäbchenform vorkommen. Die meisten Vertreter der Ordnung sind aerob. Das mitunter wichtiges Merkmal der einzelnen Vertreter ist ihre Fähigkeit, bei Nahrungsmangel, Extremtemperaturen oder anderen ungünstigen Bedingungen Endosporen auszubilden.

Die Gattung Bacillus aus der Bakterienfamilie der Bacillaceae hat der Ordnung Bacillales ihren Namen gegeben. Zur Ordnung zählen nach heutigem Verständnis Familien wie die Familie der Alicyclobacillaceae, der Bacillaceae, der Listeriaceae und der Paenibacillaceae. Darüber hinaus werden auch die Bakterienfamilien Pasteuriaceae, Planococcaceae, Sporolactobacillaceae, Staphylococcaceae und Thermoactinomycetaceae unter die Ordnung gefasst.

Unterschiedliche Gattungen wurden bislang keiner Familie zugeordnet. Zu diesen Gattungen zählen zum Beispiel Exiguobacterium sowie Gemella und Solibacillus. Nach Analysen ihrer 16S-rRNA-Sequenz ist eine nahe Verwandtschaft zu Vertretern der Ordnung Bacillales wahrscheinlich. Aus diesem Grund werden die drei Gattungen vorerst der Ordnung zugerechnet.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Bakterienfamilien der Ordnung Bacillales tragen meist Stäbchenform, können als Planococcaceae aber beispielsweise auch kokkenförmig ausfallen. Die Vertreter der Ordnung sind in aller Regel aerob. Der Stoffwechsel der Mikroorganismen kommt also nicht ohne Sauerstoff aus. Zum Wachsen und Überleben sind die einzelnen Vertreter der Ordnung so auf ein sauerstoffreiches Milieu angewiesen.

Vertreter wie die Familie Listeriaceae sind teilweise fakultativ anaerob. Sie können also auch ohne Sauerstoff überleben, wenn zwingend erforderlich. Ihr Stoffwechsel stellt sich zu diesem Zweck um und greift zur Energiegewinnung gegebenenfalls auf andere Substanzen zurück.

Einige Vertreter der Bacillales betreiben beispielsweise auch Fermentation und greifen dabei auf Glucose oder Lactat zurück. Wieder andere Vertreter betreiben Stickstoffoxidierung. Speziell die Familie der Planococcaceae besitzt die Enzyme Katalase und Oxidase.

Während viele Vertreter der Ordnung grundsätzlich unbeweglich sind, sind zum Beispiel einzelne Vertreter der Familie Listeriaceae begeißelt und damit zur aktiven Fortbewegung fähig. Die Ordnung der Bacillales ist bezüglich der idealen Wachstumsbedingungen recht vielfältig. Viele Familien der Ordnung sind wärmeliebend. Einige werden als säureliebend charakterisiert, so zum Beispiel Alicyclobacillaceae.

So unterschiedlich wie das bevorzugte Milieu der einzelnen Familien, so unterschiedlich fallen ihre Verbreitung und ihr Lebensraum aus. Individuen aus der Ordnung Bacillales kommen demnach in normalen Böden genauso vor, wie in Wasser und Luft. Speziell die Gattung Bacillus ist außerdem ein physiologischer Teil der menschlichen und tierischen Darmflora.

Manche Vertreter der Ordnung Bacillales können als Fruchtsaftverderber in Erscheinung treten. Die Familie Paenibacillaceae besiedelt bevorzugt Insekten und ist für eine Reihe von Insektenerkrankungen verantwortlich.

Nicht alle, aber die meisten Familien aus der Ordnung Bacillales bilden Endosporen. Bei Endosporen handelt es sich um eine Überdauerungsform, die Bakterien innerhalb eines Organismus oder einer Zelle bilden. Die Endosporen-bildenden Vertreter der Bacillales betreiben Endosporenbildung vor allem unter ungünstigen Bedingungen, um sich damit einen Überlebensvorteil zu sichern. Gegen Hitze, extreme Kälte, Austrocknung, Strahlung, extreme pH-Werte und Chemie sind Endosporen in der Regel relativ widerstandsfähig.

Bedeutung & Funktion

Die Spezies Bacillus subtilis der Gattung Bacillales kommt mittlerweile unter bestimmten Umständen als Biowaffe zum Einsatz. Es handelt sich um ein Probotikum, das gegen pathogene Präbiotika im Darm eingesetzt wird und das Wachstum von Bifidobakterien eindämmen kann. Vertreter der Art besitzen enzymatisch hohe Aktivität und stimulieren damit die Verdauung. Darüber hinaus produzieren sie virustötendes Interferon.

Bazillus subtilis verfügt im Darm über bakterizide Wirkung gegen Escherichia, Proteus, Salmonella, Klebsiella und Citrobacter, aber auch Enterobakterien, Streptococcus, Staphylococcus, Clostridium oder Pseudomonas.

Als Bestandteil der physiologischen Darmflora erfüllen viele weitere Vertreter der Ordnung Bacillales ähnliche Funktionen. Die Ordnung umfasst also bei Weitem nicht nur pathogene Krankheitserreger, sondern auch neutrale Kommensale und sogar Porbiotika, die dem Menschen nutzen. Bakterien dieser Art beugen Diarrhöe-Erkrankungen vor, schützen vor Darminfektionen mit pathogenen Erregern und stellen nach antibiotischer Behandlung die normale Darmflora wieder her. 

Krankheiten & Beschwerden

Unterschiedliche Familien der Ordnung Bacillales umfassen humanpathogene Erreger. Das gilt vor allem für Bacillus. In diese Bakteriengruppe werden sowohl apathogene, als auch obligat pathogene oder opportunistische Krankheitserreger gefasst.

Vor allem opportunistische Erreger der Art Bacillus cereus oder Bacillus stearothermophilus können für immunsupprimierte oder konstitutionell anderweitig angeschlagene Menschen zu Lebensmittelvergiftungen führen, während immunstarke Menschen keine Infektion zu befürchten haben.

Eine obligat pathogene Art ist die Spezies Bacillus anthracis, die den sogenannten Milzbrand verursacht. Eine Infektion kann durch direkten Kontakt oder den Konsum von kontaminierten Nahrungsmitteln erfolgen. Auch die Inhalation der Sporen durch die Luft kann allerdings zur Infektion führen. Vertreter der Art Bacillus anthracis produzieren das sogenannte Milzbrandtoxin. Dieses Proteingemisch ist ein Exotoxin, das die Bakterien bei der Infektion ausscheiden. Nach der Invasion der Wirtszellen zerstört das Proteingemisch zelluläres Gewebe.

Der Milzbrand wird mit Penicillin behandelt. Darüber hinaus stehen zur Behandlung Ciprofloxacin, Erythromycin und Tetracycline zur Verfügung.

Quellen

Bornhöft, G.: Pathologie Kompakt. Springer, Berlin 1997
Groß, U.: Kurzlehrbuch Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie. Thieme, Stuttgart 2013
Ringelmann, R., Heym, B.: Parasiten des Menschen. Protozoen, Helminthen und Arthropoden Krankheit, Diagnose und Therapie. Steinkopff, Berlin 2015

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