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Die 5 Unterschiede zwischen Pilzen und Bakterien


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Im Zusammenhang mit Krankheiten, der Biotechnologie oder Lebensmittelindustrie werden Pilze und Bakterien oftmals zusammengefasst. So gibt es Schimmelpilze, welche genauso wie einige Bakterienstämme als Krankheitserreger gelten. Und Hefepilze werden in der Nahrungsmittelproduktion als Backhefe verwendet, bilden aber auch einen Bestandteil von Probiotika, einem Nahrungsmittel – in welchem auch Milchsäurebakterien enthalten sind. In diesem Artikel erfährst du etwas, über die Gemeinsamkeiten, Unterschiede und Zusammenhänge zwischen Pilzen und Bakterien.

Unterschiede zwischen Pilzen und Bakterien

Bakterien und Pilze unterscheiden sich in vielen Merkmalen, doch in einem ganz wesentlichen. In der Biologie werden Lebewesen, anhand bestimmter Merkmale, in verschiedene Domänen eingeteilt. Man unterscheidet auf Ebene der Domänen zwischen Eukaryonten und Prokaryonten. So bestehen eukaryotische Lebewesen aus Zellen mit einem echten Zellkern. Und die Prokaryonten besitzen keinen Zellkern. Die Domäne der Eukaryonten wird dann weiter in Reiche (z.B. Tierreich, Pflanzenreich, Pilzreich) unterteilt. Die Disziplin der Einteilung in Domänen, Reiche, Klassen, Ordnungen, Gattungen, Familien oder Arten wird als biologische Systematik bezeichnet.

Das oberste Unterscheidungskriterium findet demnach auf Zellebene statt, wo man unterscheidet, ob ein Lebewesen einen Zellkern hat oder nicht. Und dies ist auch der grundlegendste Unterschied zwischen Pilzen und Bakterien. Denn Bakterien sind Prokaryoten, während Pilze zu den Eukaryoten gezählt werden. Hier nochmal:

  • Zu den Prokaryoten (Bakterien) zählen Zellen, die keinen echten Zellkern besitzen, sondern ein frei vorliegendes Genom aufweisen.
  • Zu den Eukaryoten (Pilze) gehören alle Zellen, die einen echten Zellkern besitzen, in dem das Erbgut in einer kondensierten Form vorliegt.

Doch neben dem Unterschied, der eine grobe Unterteilung ermöglicht, existieren weitere Unterschiede zwischen Pilzen und Bakterien.

Unterschiedlicher zellulären Aufbau bei Pilzen und Bakterien

Wie eingangs erwähnt verfügen Bakterienzellen über keinen echten Zellkern. Dieser existiert jedoch bei den Pilzen, da es sich bei ihnen um Eukaryoten handelt. Ähnlich wie Pflanzen besitzen auch Pilze eine Zellwand, die die Zellmembran umgibt. Auch Bakterien besitzen eine solche Zellwand. Dennoch existieren hier Unterschiede.

Während bei den meisten Bakterien der Vielfachzucker Murein in die Zellwand eingelagert wird, besteht die Zellwand von Pilzen hauptsächlich aus Chitin. Das Chitin bildet eine matrixähnliche Struktur aus, indem es Quervernetzungen mit Glucanen (Polysaccharide aus D-Glucose) eingeht.

Auch viele Organellen fehlen bei Bakterien, die jedoch bei Pilzen vorkommen. Hierzu zählen bspw. das endoplasmatische Retikulum oder der Golgi-Apparat.

Unterschiedliche Komplexität von Pilzen und Bakterien

Die Komplexität eines Lebewesens wird dadurch bestimmt, wie spezialisiert die Arbeitsteilung im Organismus erfolgt. So bilden komplexere Organismen spezielle Organe aus, welche ganz bestimmte Aufgaben übernehmen. Diese Organe sind wiederum aus einem Zusammenschluss differenzierter Zellen entstanden. Einzelne Organe im Körper eines hochentwickelten Lebewesens sind über ein Organsystem verbunden und stellen sich den Umweltanforderungen gemeinsamen entgegen.

Das was man allgemein als Pilz bezeichnet, ist lediglich der Fruchtkörper des Pilzes. Dieser ragt über dem Erdboden hinaus und wird von Pilzsammlern gern geerntet und verzehrt. Unter der Erdoberfläche bilden die Pilze allerdings noch Geflechte, die sogenannten Mycel aus – welche wiederum aus fadenartigen Hyphen bestehen und wahrscheinlich der Kommunikation dienen. Pilze verfügen somit über verschiedene Organe, mit unterschiedlichen Funktionen – was diese zu sehr komplexen Organismen macht. Einige Bakterien können ebenfalls Mycel als Fadenmassen ausbilden. Allerdings sind diese deutlich kleiner, deshalb weniger verzweigt und nicht so komplex.

Die Komplexität wird primär über die Ein- und Vielzelligkeit der jeweiligen Organismen bestimmt. Bakterien sind Mikroorganismen und kommen meistens in einzelliger Form vor, während Pilze i.d.R. in vielzelligen Stadien existieren. Eine Ausnahme bilden die Hefepilze, wie Saccharomyces cerevisae, die im normalen Zellzyklus in einzelliger Form vorliegen. Ähnliche Strukturen findet man auch in Schimmelpilzen vor.

Unterschiedliche Ernährung und Stoffwechsel bei Pilzen und Bakterien

Pilze ernähren sich heterotroph, kommen als Saprobionten im toten Material vor, welche sie durch selbst gebildete Enzyme zersetzen können. Bei dieser Zersetzung wird organische Substanz (z.B. Pflanzenreste, Obst, Fleisch) in anorganische Stoffe umgewandelt, was einen Teil des Stoffwechsels der Pilze ausmacht, wodurch sie Energie gewinnen. Man kann sagen, dass sich Pilze – genauso wie Tiere und Menschen – von organischer Substanz ernähren müssen.

Die meisten Bakterien ernähren sich ebenfalls heterotroph. Allerdings gibt es Bakterienstämme, welche eine autotrophe Ernährung, ähnlich wie die Photosynthese der Pflanzen vollziehen. Mit Hilfe von Lichtenergie können sie dann anorganische Stoffe in organisches Material (Kohlenhydrate) umwandeln. Für die Photosynthese benötigen Bakterien das Bacteriochlorophyll, einen natürlichen Farbstoff – welcher das Sonnenlicht in einer bestimmten Wellenlänge absorbieren kann. Bei dieser Form der Photosynthese wird, anders als bei Pflanzen und Algen, kein Sauerstoff freigesetzt – weshalb man diese als anoxygene Photosynthese bezeichnet.

Schwefelbakterien können Schwefelwasserstoff oder andere Schwefelverbindungen in elementaren Schwefel oder in Sulfat umwandeln, wodurch sie Energie gewinnen. Als Nitrifizieren werden Nitrit– und Nitratbakterien zusammengefasst, welche an der Nitrifikation beteiligt sind. Diese Bakterien können Ammoniak – welches bei der Zersetzung und Fäulnis auftritt, in Nitrat umwandeln, wodurch sie selbst Energie gewinnen.

Unterschiedliche Fortpflanzung der Pilze und Bakterien

Für den Arterhalt ist die Fortpflanzung unerlässlich. Hierbei unterscheidet sich die Art und Weise der Fortpflanzung zwischen Bakterien und Pilzen. Während Bakterien eine asexuelle Fortpflanzung durchführen, kommt es bei Pilzen sowohl zu einer sexuellen als auch zu einer asexuellen Fortpflanzung.

Bei der bakteriellen asexuellen Vermehrung wird das Erbgut der Mutterzelle verdoppelt, die Zelle durch ein sog. Septum eingeschnürt und schlussendlich in zwei Teile geteilt. Darüber hinaus haben Bakterien die Möglichkeit, ihr Erbgut untereinander auszutauschen, um bspw. Resistenzgene gegenüber Antibiotika weiterzugeben. Dieser Prozess wird als Konjugation bezeichnet. Hierbei kommt es zur Ausbildung eines sog. Sexpili. Dies stellt eine Plasmabrücke zwischen den beiden Zellen her, die die Konjugation durchführen. Somit lassen sich Teile des jeweiligen Erbguts, sogenannte Plasmide bzw. Plasmid-Abschnitte, untereinander transferieren.

Bei Pilzen ist die Fortpflanzung deutlich komplexer und anhand der Fortpflanzungsweise lassen sich Pilze kategorisieren. Hierbei soll jedoch nur auf die Vermehrung der zum Phylum Dikarya angehörenden Pilze der Abteilungen Ascomycota (Schlauchpilze) und Basidiomycota (Ständerpilze) eingegangen werden. Oft sieht man am Waldboden die umgangssprachlich als „Pilz“ bezeichneten Fruchtkörper der Pilze. Diese Fruchtkörper dienen der sexuellen Vermehrung von Pilzen, da in ihnen Sporen heranreifen und freigegeben werden.

Bei den Ständerpilzen (Basidiomycota) bilden sich in den Fruchtkörpern sog. Basidien, in denen sich jeweils vier Sporen bilden. Werden diese Sporen in die Umwelt freigegeben und beginnen zu keimen, entstehen zunächst sog. Mycelien, die entweder „männlich“ bzw. „weiblich“ sein können. Die Ausbildung der Mycelien entsteht durch ungeschlechtliche Vermehrung der einzelnen Zellen. Treffen daraufhin zwei Mycelien aufeinander, die unterschiedlichen Geschlechts sind, verschmilzt deren Zellplasma miteinander, während die Zellkerne der einzelnen Zellen erhalten bleiben. Somit entsteht eine Tochterzelle, die zwei Zellkerne besitzt. Daher rührt auch der Name des Phylums „Dikarya“ (Di = zwei, Karya = Zellkerne).

Aus diesen Zellen kann ein weiterer Fruchtkörper entstehen. Innerhalb dieses Fruchtkörpers existieren die Basidien, in denen beide Zellkerne verschmelzen und somit zu einer diploiden Zelle (Zelle mit doppeltem Chromosomensatz) werden. Im Anschluss daran erfolgt die Meiose, wodurch insgesamt vier haploide Sporen (einfacher Chromosomensatz) entstehen. Hierbei werden von jedem Geschlecht jeweils zwei Sporen gebildet.

Bei den Schlauchpilzen (Ascomycota) erfolgt die sexuelle Fortpflanzung ähnlich wie bei den Basidiomycota, mit dem Unterschied, dass zur Fortpflanzung sog. Asci gebildet werden. Bei vielen Arten der Ascomycota werden keine Fruchtkörper ausgebildet. Ausnahmen stellen Speisepilze wie Morcheln oder Trüffel dar.

Unterschiedliche Lebensräume der Pilze und Bakterien

Pilze besiedeln im Vergleich zu vielen Bakterien Lebensräume, die eher angenehme abiotische Faktoren aufweisen. Pilze leben eher in kühlen, leicht feuchten und nicht allzu salzigen bzw. sauren Böden oder auf Pflanzen. Viele Bakterien besiedeln hingegen Lebensräume, die dem Leben eigentlich widersprechen müssten. So lassen sich einige Arten finden, die in der Tiefsee an hydrothermalen Quellen leben, in Salzseen oder sogar im Kühlwasser von Atomreaktoren. Das Bakterium Deinococcus radiodurans toleriert beispielsweise das tausendfache an ionisierender Strahlung im Vergleich zum Menschen.

Neben den extremophilen Bakterien und den Pilzen, die eher kühl-feuchte Habitate bewohnen, existieren Arten, die auch im und auf dem Menschen vorkommen und teils notwendig sind, teils aber auch zu Infektionen führen können. Das Bakterium Staphylococcus aureus besiedelt in vielen Fällen den Menschen, wobei es in den meisten Fällen zu keinem Krankheitsverlauf kommt. Bei einem geschwächten Immunsystem kann es jedoch vorkommen, dass schwerwiegende Symptome der Infektion auftreten. Hierzu zählen einerseits die Lungenentzündung, das toxische Schocksyndrom oder die Blutvergiftung.

Gleiches gilt auch für Pilze und deren Sporen. Ein Beispiel hierfür ist der Pilz Aspergillus niger (Schwarzschimmel), dessen schwarze Sporen vielen Menschen bekannt sind. Natürlicherweise findet man diesen Pilz auf verdorbenen Lebensmitteln oder feuchtem Holz. Von diesem Pilz werden einige Toxine, sog. Mykotoxine gebildet, wozu die Kojisäure und das Ochratoxin zählen.

Ähnlich wie das oben erwähnte Bakterium ist dieser Pilz lediglich fakultativ pathogen, was bedeutet, dass erst ein geschwächtes Immunsystem dazu führt, dass eine Infektion stattfinden kann. Die jeweiligen Mykotoxine entfalten ihre Wirksamkeit bei der Aufnahme von verdorbenen Lebensmitteln, während die meist über die Atemluft aufgenommenen Sporen letztendlich zur Pilzinfektion führen können. Zu den Krankheitsbildern einer Aspergillus-Infektion zählen Aspergillosen, die im schlimmsten Fall zu inneren Blutungen führen können, aber auch allergische Reaktionen sind möglich. Ein weiterer fakultativ pathogener Pilz ist Candida albicans, der die sog. Candidose verursacht. Hierbei wird die Haut großflächig in Mitleidenschaft gezogen.

Dennoch existieren einige Bakterien, die für den Menschen und andere Tiere während der Verdauung von Nahrung unerlässlich sind. Hierzu zählt bspw. das Bakterium Escherichia coli, das mit seinen sezernierten Enzymen die Verdauung unterstützt. Auch viele weitere Milchsäurebakterien sind essenzieller Bestandteil einer ausgewogenen Darmflora.

Zusammenfassung

  • Pilze und Bakterien wirken teilweise sehr ähnlich, wenngleich sie äußerst verschieden sind.
  • Ihre Ähnlichkeit beruht zum einen auf dem Vorhandensein einer Zellwand, die jedoch aus unterschiedlichen Molekülen zusammengesetzt wird.
  • Ihre Fortpflanzung ist hingegen äußerst unterschiedlich, da sich Bakterien immer nur asexuell vermehren, während Pilze sowohl eine asexuelle als auch eine sexuelle Vermehrung durchführen können.
  • Die Lebensräume von Pilzen und Bakterien können sich extrem unterscheiden, dennoch können sowohl einige Bakterien- als auch Pilzarten den Menschen besiedeln. Hierbei können von Bakterien und Pilzen Infektionskrankheiten verursacht werden. Aber auch Vergiftungserscheinungen können auftreten, sei es durch Mykotoxine der Pilze oder andere Gifte von Bakterien wie bspw. durch das Bakterium Clostridium botulinum, dessen Botulinumtoxin heutzutage in der Schönheitschirurgie als „Botox“ verwendet wird.

Literatur

-> Zum vollständigen Literaturverzeichnis der Pilze
-> Zum vollständigen Literaturverzeichnis der Bakterien

Pilze: Lebewesen zwischen Pflanze und Tier (Beck’sche Reihe)

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