Streptomyces

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

Letzte Aktualisierung am: 1. September 2026

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

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Streptomyces sind Bakterien aus der Gruppe der Aktinomyzeten. Sie werden zur Produktion von Antibiotika genutzt.

Was sind Streptomyces?

Die Bakteriengattung Streptomyces kommt überwiegend in Böden vor. Eine Vielzahl der Bakterien produzieren bei der Energiegewinnung Duftstoffe. Darunter ist auch das Geosmin.
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Streptomyces sind eine Bakteriengattung aus der Familie der Streptomycetaceae, die lange zur Ordnung der Actinomycetales gerechnet wurde. Nach heutigem Stand der Systematik gehört diese Familie nicht mehr zu den Actinomycetales, sondern zu einer eigenen Ordnung (Kitasatosporales, in der älteren Literatur Streptomycetales); die übergeordnete Abteilung Actinobacteria trägt seit 2021 den Namen Actinomycetota. Sie gehören zu den grampositiven Bakterien. Das bedeutet, dass sie sich in der Gramfärbung blau anfärben lassen. Im Gegensatz zu den gramnegativen Bakterien besitzen die grampositiven Bakterien über ihrer Zellmembran zwar eine dicke Peptidoglykanschicht aus Murein, aber keine zusätzliche äußere Membran.

Streptomyces sind aerobe Bakterien. Sie benötigen für ihre Energiegewinnung also Sauerstoff. Zudem gehören sie zu den Myzel-bildenden Bakterien. Wie viele andere Aktinomyzeten bilden sie Filamente, die Myzele, aus. Es handelt sich dabei um lang gestreckte, verzweigte Zellen, die Geflechte bilden. Die einzelnen Filamente haben dabei einen Durchmesser von 0,5 bis 1 µm. Bei den Myzelien kann zwischen zwei Formen unterschieden werden. Das Substratmyzel wächst in einem Nährmedium. Dieses kann flüssig oder fest sein. Das Luftmyzel wächst in den Gasraum über dem Nährmedium. Aus den Myzelien können sich Sporen entwickeln. Es handelt sich dabei allerdings um Exosporen, die keine Ähnlichkeit mit den Endosporen haben, die von Bakterien wie Clostridien oder Bacillus gebildet werden.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Streptomyces sind aerobe Bakterien, die in ihrer aktiven Form vor allem in Böden, aber auch in Gewässern vorkommen. Kompost enthält beispielsweise besonders viele Streptomyceten. Auch in der sogenannten Rhizosphäre von Pflanzen sind die Streptomyces enthalten. Die Rhizosphäre ist der Raum im Boden, der von der Wurzel einer Pflanze unmittelbar beeinflusst wird. Ebenso finden sich die Bakterien im Verdauungstrakt von Würmern oder Gliedertieren.

Bei ungünstigen Umweltbedingungen liegen meist nur inaktive Sporen der Streptomyces vor. Diese Sporen können auch bei schlechten Bedingungen sehr lange überleben und dienen der Verbreitung der Bakterien. Bei 25 bis 30 °C gedeihen die Bakterien am besten. Einige Bakterien der Gattung Streptomyces sind aber auch thermophil. Sie bevorzugen Temperaturen zwischen 28 und 55 °C. Psychrophile Streptomyces mögen hingegen die Kälte. Optimal wachsen die Bakterien bei einem pH-Wert zwischen 6,5 und 8. Sie finden sich deshalb bevorzugt in pH-neutralen oder leicht alkalischen Böden. Saure Böden bevorzugen nur wenige Bakterien aus der Gruppe der Streptomyces.

Bedeutung & Funktion

Viele der Streptomyces-Arten sind für den Menschen nützlich. Sie werden als Antibiotikaproduzenten genutzt. Aus dieser Gattung stammen mehr Antibiotika als aus jeder anderen Bakteriengruppe: Streptomyces griseus liefert das Streptomycin, das erste gegen Tuberkulose wirksame Antibiotikum. So produzieren Streptomyces aureofaciens beispielsweise Tetracyclin und Chlortetracyclin. Tetracyclin ist ein Breitbandantibiotikum, das gegen verschiedene bakterielle Infektionen eingesetzt wird. Ein Einsatzgebiet des Antibiotikums ist Akne. Chlortetracyclin wird zur Behandlung von bakteriell infizierten Wunden genutzt.

Das Bakterium Streptomyces fradiae produziert gleich zwei Antibiotika. Neomycin ist ein Breitbandantibiotikum, das vor allem gegen gramnegative, aber auch gegen grampositive Bakterien wirkt. Es blockiert die Proteinbiosynthese verschiedener Bakterien, sodass sich diese nicht mehr vermehren können. Neomycin gehört zu den Aminoglykosiden, die trotz dieses Angriffspunktes bakterizid wirken, die Bakterien also abtöten. Es wird in Form von Sulfatsalz bei lokalen Infektionen der Haut oder der Schleimhaut, bei Wunden oder bei Verbrennungen eingesetzt. Als sterile Lösung kommt der Arzneistoff zur Behandlung von Blasen- und Harnwegsinfektionen bei Trägern von Kathetern oder nach urologischen chirurgischen Eingriffen zum Einsatz.

Das andere Antibiotikum, das von Streptomyces fradiae produziert wird, ist das Tylosin. Tylosin ist dagegen ein bakteriostatisches Antibiotikum. Es tötet die Bakterien nicht ab, sondern hindert sie an der Vermehrung. Eigentlich ist das Antibiotikum nur in der Tiermedizin zugelassen. Zeitweise wurde die Anwendung in der Therapie der chronischen entzündlichen Darmerkrankung Morbus Crohn erprobt. Dabei schien Tylosin die Darmentzündungen, die beim Morbus Crohn häufig auftreten, positiv zu beeinflussen. Zu einer Zulassung beim Menschen hat das bislang nicht geführt; in den heutigen Empfehlungen zur Behandlung des Morbus Crohn kommt Tylosin nicht vor.

Doch nicht nur Medikamente gegen Bakterien werden mithilfe dieser Bakterien hergestellt. Auch Antimykotika können mit Streptomyces-Bakterien hergestellt werden. So produziert Streptomyces noursei das Antimykotikum Nystatin. Nystatin wird zur Behandlung von Pilzinfektionen eingesetzt. Beispielsweise werden Infektionen mit Candida albicans mit Nystatin behandelt; gegen Schimmelpilze wie Aspergillus fumigatus wird es dagegen nicht eingesetzt.

Krankheiten & Beschwerden

Eine Ausnahme bilden Streptomyces somaliensis und Streptomyces sudanensis. Die Erreger rufen das Mycetom hervor. Das Mycetom wird auch als Pilztumor bezeichnet. Da Streptomyces Bakterien sind, handelt es sich trotz dieses Namens nicht um eine Pilzerkrankung, sondern um ein sogenanntes Aktinomyzetom. Es handelt sich dabei um einen chronischen Entzündungsprozess der Haut. Die Krankheit weist einen sehr langsamen Verlauf auf und ist durch eine Volumenvergrößerung der betroffenen Körperstelle charakterisiert. Häufig ist der Fuß betroffen. Es treten zahlreiche Knoten auf. In der Mitte der Knoten befinden sich fistelartige Öffnungen, aus denen eine Flüssigkeit ausgeschieden wird. In dieser Flüssigkeit befinden sich kleine Körner. Im Laufe der Erkrankung erreicht die Entzündung auch tiefer liegende Strukturen wie Knochen oder Hirnhäute.

Vermehrung & Entwicklungszyklus

Streptomyces vermehren sich nicht durch einfache Zweiteilung wie die meisten anderen Bakterien, sondern durchlaufen einen mehrstufigen Entwicklungsgang, der eher an Pilze erinnert. Am Anfang steht eine Spore. Findet sie Feuchtigkeit und Nährstoffe, treibt sie einen Keimschlauch aus, der an der Spitze weiterwächst und sich immer wieder verzweigt. So entsteht das Substratmyzel, ein Geflecht, das den Boden durchzieht und aus ihm gelöste Stoffe aufnimmt.

Werden die Nährstoffe knapp, ändert sich das Wachstum grundlegend. Aus dem Geflecht steigen Fäden in die Luft auf und bilden das Luftmyzel. Einen Teil des älteren Substratmyzels bauen die Bakterien dabei selbst wieder ab und verwenden die frei werdenden Bausteine für den Aufbau der Luftfäden. In diese Luftfäden werden anschließend Querwände eingezogen, sodass sie in Ketten einzelner Sporen zerfallen. Die Sporen werden mit Luftbewegung, Wasser und Tieren verbreitet und überdauern Trockenheit, Nährstoffmangel und Temperaturschwankungen. Weil sie in Ketten entstehen und nicht wie bei anderen Bakterien im Zellinneren, spricht man von Exosporen.

In dieselbe Phase des Übergangs zum Luftmyzel fällt der Beginn der Antibiotikabildung. Die betreffenden Stoffe gehören zum sogenannten Sekundärstoffwechsel: Sie sind für Wachstum und Vermehrung nicht nötig, verschaffen dem Bakterium aber im Wettbewerb um einen knapp gewordenen Standort einen Vorteil. Das Erbmaterial der Gattung ist dafür ungewöhnlich ausgestattet. Streptomyces besitzen ein besonders großes Chromosom, das anders als bei den meisten Bakterien nicht ringförmig, sondern linear vorliegt und einen hohen Anteil der Bausteine Guanin und Cytosin aufweist. Darin liegen zahlreiche Gengruppen, die jeweils den Bauplan für einen Wirkstoff enthalten. Dazu kommen häufig lineare Plasmide, also zusätzliche Erbmoleküle, die zwischen Zellen weitergegeben werden können.

Nachweis & Unterscheidung

Streptomyceten lassen sich aus Bodenproben ohne großen Aufwand gewinnen: Die Probe wird verdünnt, auf einen nährstoffarmen Nährboden gebracht und mehrere Tage bebrütet. Anders als schnell wachsende Bakterien bilden Streptomyceten feste, mit dem Nährboden verwachsene Kolonien, deren Oberfläche nach der Sporenbildung trocken und pudrig wirkt und die häufig den charakteristischen erdigen Geruch abgeben. Die Farbe von Luft- und Substratmyzel, die Form der Sporenketten (gerade, gewellt oder spiralig) und die Oberflächenbeschaffenheit der Sporen dienten über Jahrzehnte als wichtigste Merkmale zur Unterscheidung der Arten. Diese Einteilung war unübersichtlich, weil viele Arten mehrfach unter verschiedenen Namen beschrieben wurden. Heute stützt sich die Zuordnung auf den Vergleich von Erbmaterial, zunehmend auf ganze Genome.

In der Medizin steht weniger die Artbestimmung als die Abgrenzung im Vordergrund. Von Pilzen unterscheiden sich Streptomyceten dadurch, dass ihre Zellen keinen Zellkern besitzen und ihre Fäden deutlich dünner sind; sie sprechen auf Antibiotika an und nicht auf Antimykotika. Gegenüber den ebenfalls fadenbildenden Bakterien der Gattung Nocardia hilft eine besondere Färbung weiter: Nocardien behalten den Farbstoff auch bei Behandlung mit Säure teilweise zurück, Streptomyceten nicht. Weil Streptomyceten überall im Staub und im Boden vorkommen, gelangen sie leicht als Verunreinigung in Proben. Ein Nachweis wird deshalb nur dann als bedeutsam gewertet, wenn er zum Krankheitsbild passt und der Erreger wiederholt aus geeignetem Material angezüchtet wird.

Streptomyces in Forschung & Technik

Die Bedeutung der Gattung reicht weit über die im Abschnitt zuvor genannten Antibiotika hinaus. Aus Streptomyceten stammen auch Wirkstoffe gegen Krebs, etwa Doxorubicin und Daunorubicin aus Streptomyces peucetius sowie Bleomycin; diese Zytostatika gehören bis heute zum festen Bestand der Krebsbehandlung. Aus einem Bodenbakterium der Gattung wurde außerdem Avermectin gewonnen, aus dem das gegen Wurm- und Milbenbefall eingesetzte Ivermectin hervorging. Für dessen Entdeckung und Entwicklung wurde 2015 der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin vergeben. Zu den Immunsuppressiva, die nach Organverpflanzungen eine Abstoßung verhindern, zählt mit Tacrolimus ebenfalls ein Stoff aus einem Streptomyceten.

Ein Blick auf die Namensgeschichte zeigt, wie eng die Gattung mit der Wirkstoffsuche verbunden ist: Erythromycin und Vancomycin wurden ursprünglich aus Bakterien beschrieben, die man damals zu Streptomyces rechnete. Beide sind später eigenen Gattungen zugeordnet worden, ohne dass sich an der Herkunft aus derselben Verwandtschaftsgruppe der Aktinomyzeten etwas geändert hätte.

Neben Arzneistoffen liefern Streptomyceten Enzyme für die Industrie. Eines von ihnen wandelt Traubenzucker in Fruchtzucker um und wird in großem Maßstab zur Herstellung von Zuckersirup aus Stärke eingesetzt. Weitere Enzyme der Gattung zerlegen pflanzliche Faserstoffe oder den Panzerstoff von Insekten und Pilzen und werden in der Lebensmittel- und Waschmittelherstellung sowie in der Forschung verwendet. Streptomyces coelicolor dient darüber hinaus als Modellorganismus: An ihm wurde untersucht, wie die Bildung von Luftmyzel und Sporen gesteuert wird, und sein Erbgut gehörte zu den ersten vollständig entschlüsselten Genomen der Gattung.

Genomvergleiche haben eine Beobachtung geliefert, die die Wirkstoffsuche verändert hat: Streptomyceten tragen weit mehr Gengruppen für Wirkstoffe in sich, als sie unter Laborbedingungen tatsächlich bilden. Diese stummen Gengruppen gezielt anzuschalten, gilt als einer der aussichtsreichsten Wege zu neuen Antibiotika.

Sporen im Staub & im Wasser

Weil Streptomyceten ihre Sporen an die Luft abgeben, finden sie sich überall dort in hoher Zahl, wo pflanzliches Material feucht lagert und sich dabei erwärmt: in Heu und Stroh, in Getreidestaub, in Kompost und in Rindenmulch. Beim Umsetzen solcher Materialien werden die Sporen aufgewirbelt und eingeatmet. Wiederholtes Einatmen von Aktinomyzetensporen kann eine Entzündung des Lungengewebes hervorrufen, die auf einer überschießenden Reaktion des Immunsystems beruht und als exogen-allergische Alveolitis bezeichnet wird; die bekannteste Form ist die Farmerlunge. Die wichtigsten Auslöser gehören verwandten Gattungen wärmeliebender Aktinomyzeten an, doch sind auch Streptomyces-Arten in diesem Zusammenhang beschrieben worden. Vorgebeugt wird nicht durch Medikamente, sondern durch trockene Lagerung, das Vermeiden von Staubaufwirbelung und geeigneten Atemschutz bei staubender Arbeit.

Auch außerhalb der Lunge macht sich die Gattung über ihre Stoffwechselprodukte bemerkbar. Geosmin und verwandte Verbindungen sind für den Menschen schon in sehr geringer Menge wahrnehmbar. Gelangen sie aus dem Boden oder aus Sedimenten in Trinkwassertalsperren oder in Fischteiche, verleihen sie dem Wasser und dem darin gehaltenen Fisch einen erdig-muffigen Geschmack. Gesundheitlich ist das ohne Bedeutung, für Wasserwerke und Teichwirtschaften aber ein wiederkehrendes Problem, dem mit Belüftung, Filterung und der Wahl des Entnahmezeitpunkts begegnet wird.

Geschichte

Die Gattung wurde in den 1940er Jahren von dem in den Vereinigten Staaten arbeitenden Bodenmikrobiologen Selman Waksman und seinem Kollegen Arthur Henrici von der bis dahin verwendeten Sammelgattung Actinomyces abgetrennt. Waksman hatte zuvor die Beobachtung verfolgt, dass Krankheitserreger in Erde rasch zugrunde gehen, und daraus ein systematisches Suchprogramm entwickelt: Bodenproben wurden gesammelt, die darin enthaltenen Aktinomyzeten angezüchtet und ihre Ausscheidungen daraufhin geprüft, ob sie das Wachstum von Bakterien hemmen. Auf ihn geht auch der Begriff Antibiotikum in seiner heutigen Bedeutung zurück.

Der erste auf diesem Weg gefundene Wirkstoff, das Actinomycin, erwies sich als zu giftig, um Infektionen zu behandeln; er wird bis heute in der Krebsbehandlung eingesetzt. Der Durchbruch kam mit dem Streptomycin, das in Waksmans Labor von dem Doktoranden Albert Schatz aus Streptomyces griseus isoliert wurde. Über den Anteil der Beteiligten an dieser Entdeckung kam es später zu einem Rechtsstreit; den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt 1952 allein Waksman.

Der Erfolg löste eine jahrzehntelange, weltweite Suche nach Antibiotika in Bodenproben aus, aus der ein großer Teil der heute gebräuchlichen Wirkstoffgruppen hervorging. Ab den 1960er Jahren wurden die Funde seltener, weil immer wieder dieselben bereits bekannten Stoffe auftauchten. Erst die Untersuchung des Erbmaterials hat gezeigt, wie viel unentdecktes Vermögen in der Gattung steckt, und der Suche eine neue Richtung gegeben.

Quellen

• Suerbaum, S., Burchard, G.-D., Kaufmann, S. H. E., Schulz, T. F. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie.
  ISBN: 9783662613849

• Kayser, F. H., Böttger, E. C., Deplazes, P., et al.: Taschenlehrbuch Medizinische Mikrobiologie.
  ISBN: 9783132447936

• Fuchs, G. (Hrsg.): Allgemeine Mikrobiologie.
  ISBN: 9783132434776

• Madigan, M. T., Bender, K. S., Buckley, D. H., et al.: Brock Mikrobiologie.
  ISBN: 9783868943672

• Hof, H., Dörries, R. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie.
  ISBN: 9783132423558

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