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Schwämme mit Heilkraft

Kategorie: Natur
 Ausgabe_06_08_20 - 25.05.2020

Text:  Gundula Madeleine Tegtmeyer

Wir schätzen Naturschwämme für die Hautpflege. In den Stoikern der Ozeane schlummert aber auch ein vielversprechendes medizinisches Potenzial – und damit die Gefahr der Ausbeutung.

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Schwämme sind lebende Fossilien, vermutlich die direkten Nachfahren des ersten Urtiers, des Urmetazoons, aus dem sich alle höheren Lebewesen entwickelt haben. Schwämme sind also ein evolutionäres Erfolgsmodell – mit verblüffenden Eigenschaften. Schon vor 700 Millionen Jahren lebten sie in allen Weltmeeren. Wobei Ur-Schwämme noch aus eigenem Antrieb über den Meeresboden laufen konnten. Im Laufe der Evolutionsgeschichte wurden sie sesshaft; heute leben sie sessil, das heisst am Meeresboden festgewachsen, wo sie vor sich hin strudeln, tagaus tagein, und dies mit einer erstaunlichen Lebensdauer von bis zu mehreren Tausend Jahren.

Wer festsitzt, muss clevere Überlebensstrategien entwickeln. So können Schwämme nicht aktiv nach Nahrung suchen; diese muss also zu ihnen kommen. Immerhin: In gemässigten Breiten und kühleren Meeren wedeln sich Schwämme mittels bewimperter Zellen aktiv Wasser zu; daraus filtert der Schwamm winzige Nahrungspartikel wie Plankton und Bakterien. In tropischen Gewässern ernähren sich Schwämme von den Stoffwechselprodukten ihrer Lebenspartner – Algen oder Bakterien –, mit denen sie hoch spezialisierte synergetische Gemeinschaften eingehen.

Hirnlose, asexuelle Tiere
Die wissenschaftliche Klassifizierung des Schwammes ist Porifera ferre, was «porentragend» bedeutet und sie treffend beschreibt: Schwämme sind Tiere, die aus feinen, wasserdurchlässigen Poren bestehen. Ihr Gewebe besteht aus Zellen, die auch einzeln überlebensfähig sind. Zusammen leisten sie eine koordinierte Arbeitsteilung und dies, obwohl Schwämme weder Gehirn, Nervenzellen noch Organe oder Muskeln haben. Schwämme sind asexuell; sie vermehren sich durch einen Prozess, der Knospung oder Sprossung genannt wird. Dabei werden Zellkomplexe an der Oberfläche des Mutterindividuums abgeschnürt und es entstehen Tochterindividuen. Manche spült es weg und sie werden an einem anderen Ort sesshaft. Andere wachsen am Mutterorganismus weiter, so entstehen Kolonien.

Wer wie Schwämme nicht vor natürlichen Frassfeinden und unerwünschten Eindringlingen fliehen kann, muss raffinierte Verteidigungsstrategien entwickeln. Schwämme setzen dabei auf die chemische Keule. Sie produzieren unter anderem hochwirksame antibiotische Stoffe, die Bakterien daran hindern, ihre Aussenhaut zu überwuchern. Es sind archaische Stoffwechselfunktionen, die da wirken. Tatsächlich laufen in Schwämmen mehr Stoffwechselprozesse ab als in jedem anderen Lebewesen. Hier setzt die pharmakologische Schwamm-Forschung an.

«Schwämme sind die Bauplangeber für viele biotechnische Prozesse.» Werner E. G. Müller, Molekularbiologe

Heilen Herpes und Tumore
Es sind also ihre vielen verschiedenen Substanzen, ihr chemischer Schutzcocktail, der die Schwämme für die Medikamentenforschung interessant macht. Wissenschaftler versuchen diese Substanzen nachzubauen. Der Fundus ist riesig, denn jeder Schwamm bildet spezifische Gemeinschaften mit bestimmten Mikroorganismen. Aus dieser für jeden Schwamm einzigartigen Symbiose resultiert eine Vielzahl bioaktiver Stoffe; darunter Stoffe, die Tumore am Wachsen hindern. So wurde beispielsweise der Wirkstoff Eribulin aus dem Schwamm Halichondria okadai im Labor nachgebaut. Seit 2011 ist Eribulin unter dem Handelsnamen Halaven© zur Behandlung von lokal fortgeschrittenem metastasierendem Brustkrebs zugelassen.

«Schwämme sind die Bauplangeber für viele biotechnische Prozesse», resümiert Molekularbiologe Werner E. G. Müller, Pionier auf dem Gebiet der Schwammforschung und Professor beim Institut für Physiologische Chemie der Universitätsmedizin Mainz. In den 1990er-Jahren gelang es ihm, die Erbanlage der Schwämme zu entschlüsseln. Seinen ersten wissenschaftlichen Coup landete er indes bereits 1977: In Zusammenarbeit mit anderen Forschern war es ihm gelungen, das Molekül Ara-A aus dem karibischen Schwamm Cryptotethya crypta zu isolieren – ein Molekül, das die Erbgutvermehrung des Herpes-Krankheitserregers lahmlegt.

Aktuell forscht Müller an Polyphosphaten. Diese kommen im menschlichen Körper nur geringfügig vor, in Schwämmen hingegen reichlich, erklärt er. «Das ist ein interessanter Aspekt für die regenerative Medizin.» Untersuchungen haben gezeigt, dass Wunden mithilfe von Polyphosphaten aus Schwämmen besser heilen. Und weil biochemisches Polyphosphat nicht toxisch ist, eignet es sich sogar für Diabeteswunden. Polyphosphate unterstützen aber nicht nur die Regeneration der Haut, sondern auch die von Zähnen, Knochen und Knorpel.

Da Schwämme ihre Abwehrstoffe nur in geringen Dosen abgeben, ist der Nachbau der Natursubstanzen im Labor eine wesentliche Bedingung für die industrielle Produktion – und unabdingbar, damit die Weltmeere nicht noch weiter ausgebeutet werden.

Zucht oder Labor?
Auch der tropische Schwamm Theonella swinhoei birgt ein grosses Arsenal an hochbioaktiven Substanzen. «Diese Stoffe werden momentan näher untersucht und analysiert», berichtet Schwammexperte Peter Schupp, Professor an der Universität Oldenburg. Rege Schwämme wie T. swinhoei oder Cryptotethya crypto sind laut Schupp besonders für die Krebs-, aber auch für die Antimalariaforschung interessant. Theonella swinhoei bezeichnet er gar als «Superschwamm». «Wir haben in ihm verschiedene bioaktive Stoffe entdeckt und einige isoliert, darunter tumorhemmende, antimikrobielle, antivirale und zytotoxische Verbindungen.» Letzteres sind Substanzen, die Zellen und Gewebe schädigen. Die Produzenten der bioaktiven Stoffe sind übrigens nicht die Schwämme selbst, sondern die Bakterien, mit denen die Schwämme in Symbiose leben. Ob die Stoffe von T. swinhoei tatsächlich als Anti-Krebsmittel beim Menschen infrage kommen, wird derzeit analysiert. «Es gibt noch keine zugelassenen Medikamente, aber klinische Studien an Patienten», sagt Schupp zum aktuellen Stand der Forschung.

Er sieht zudem hinsichtlich der Antibiotika-Forschung in den Schwämmen ein vielversprechendes Potenzial. Zu seinem Bedauern zieht die Pharmaindustrie bislang nicht mit und argumentiert, Erreger seien schnell antibiotikaresistent. Schupp vermutet indes, dass auch ökonomische Gründe der Pharmakonzerne eine Rolle spielen, denn die Entwicklung von neuen Antibiotikastoffen ist kostenintensiv. «Der Nachbau von komplexen Schwammstoffen und Schwammbakterien, die Antibiotika produzieren, ist eine enorme wissenschaftliche Herausforderung», sagt er. «Schnelle Erfolge sind nicht zu erwarten.» Erfolge aber schon. Denn die Weltmeere bedecken 70 Prozent unseres Planeten und bislang wurden nur etwa fünf Prozent erforscht. Auf dem Meeresboden schlummern also noch viele Rätsel und Geheimnisse, denen Meeresbiologen und Biochemiker auf den Grund gehen. 

«Wunden heilen mithilfe von Polyphosphaten aus Schwämmen besser.»

Koralle oder Schwamm?
Korallen sehen
zwar aus wie Pflanzen, sind aber am Untergrund festgewachsene, koloniebildende Nesseltiere, wobei die meisten der mehr als 5000 bekannten Korallen zu den Blumentieren zählen. Nesseltiere sind Gewebetiere und besitzen als solche echtes Gewebe und Organe. Wenn viele Korallen dicht gedrängt gedeihen, spricht man oft auch von Korallengärten. Man unterscheidet unter anderem zwischen Weich- und Steinkorallen.
Letztere bilden durch Einlagerungen von Kalk Skelette, durch die Korallenbänke oder -riffe entstehen, da das tote Skelettmaterial fortwährend von lebendigem Gewebe überwuchert wird. So haben Korallen über viele Millionen Jahre das grösste Bauwerk der Welt erschaffen: das Great Barrier Reef vor der Küste Australiens. 
Schwämme sind noch einfacher gebaut als Korallen: Sie bilden einen Tierstamm innerhalb der Gewebelosen. Im Unterschied zu den Gewebetieren haben die Gewebelosen keine Organe. Heute sind über 7500 Schwammarten bekannt. Sie leben wie Korallen festsitzend, bevorzugt auf Hartboden; sie können aber auch Überzüge auf Pflanzen oder Muschel- und Schneckenschalen bilden. Schwämme und Korallen kommunizieren über ihren Stoffwechsel miteinander. krea

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