Robert Koch: Die Entdeckung des Tuberkulose-Bazillus und die Geburt der modernen Mikrobiologie (1905)

Nobel-Informationskarte

• Prämienjahr: 1905
• Fachgebiet: Physiologie oder Medizin
• Verleihungsbegründung: Für seine Forschung und Entdeckungen im Zusammenhang mit Tuberkulose.
• Geboren: 11. Dezember 1843, Clausthal, Königreich Hannover
• Verstorben: 27. Mai 1910, Baden-Baden, Deutschland
• Nationalität: Deutsch
• Institut für Hygiene der Berliner Universität

Leben und Bildung

Robert Heinrich Hermann Koch wurde am 11. Dezember 1843 in Clausthal, Deutschland, geboren. Sein Vater, Hermann Koch, war Bergingenieur; seine Mutter, Mathilde Julie Henriette Biewend, war die Tochter eines Berginspektors. Als drittes von dreizehn Kindern zeigte Koch schon früh eine starke Neugierde für Natur und Wissenschaft. Es heißt, er habe im Alter von vier Jahren das Lesen selbst gelernt.

Nach dem Besuch der örtlichen Schule in Clausthal immatrikulierte sich Koch 1862 an der Universität Göttingen. Ursprünglich hatte er geplant, Naturwissenschaften zu studieren, entschied sich dann aber für Medizin. In Göttingen besuchte er die Vorlesungen des Anatomieprofessors Friedrich Gustav Jakob Henle. Henle war einer der Pioniere der Hypothese, dass Infektionskrankheiten durch lebende Mikroorganismen verursacht werden, und seine Ideen prägten den jungen Koch tiefgreifend.

Koch erhielt 1866 seinen Doktortitel in Medizin und arbeitete kurzzeitig als Allgemeinmediziner in Hamburg und dann in verschiedenen Kleinstädten. Er diente freiwillig als Militärarzt im Deutsch-Französischen Krieg von 1870–1871. Nach dem Krieg begann er seine Tätigkeit als Amtsarzt in der Stadt Wollstein (heute Wolsztyn, Polen). In diesem kleinen Ort unter bescheidenen Bedingungen begann Kochs revolutionäre Mikrobiologiearbeit.

Kochs Frau Emmy hatte ihm zu seinem 28. Geburtstag ein Mikroskop geschenkt, und dieses Geschenk sollte eines der produktivsten Instrumente in der Geschichte der Wissenschaft werden. Koch verwandelte einen Teil seiner Praxis in ein Labor und verbrachte dort so viel Zeit wie möglich, abgesehen von der Patientenversorgung, die sein Beruf erforderte, am Mikroskop.

Wissenschaftliche Arbeit

Kochs erster großer Erfolg war die Erforschung des Lebenszyklus des Anthrax-Bazillus. Während seiner Arbeit in Wollstein begann er, den Anthrax zu untersuchen, der damals bei Rindern in der Region weit verbreitet war. Im Jahr 1876 klärte er den gesamten Lebenszyklus von Bacillus anthracis auf, einschließlich der Sporenbildung und des Mechanismus der Krankheitsentstehung. Die Arbeit war der erste experimentelle Beweis dafür, dass ein bestimmter Mikroorganismus eine bestimmte Krankheit verursacht.

Die Arbeit von Koch über Milzbrand erregte die Aufmerksamkeit von Ferdinand Cohn, Professor für Botanik an der Universität Breslau. Cohn lud Koch an die Universität ein und untersuchte seine Arbeit. Nachdem er die Richtigkeit von Kochs Erkenntnissen bestätigt hatte, veröffentlichte Cohn die Forschung in seinem eigenen Journal. Diese Veröffentlichung brachte Koch Anerkennung in der wissenschaftlichen Welt.

Im Jahr 1878 veröffentlichte Koch eine umfassende Monographie über die Ätiologie von Wundinfektionen. Darin bewies er experimentell, dass verschiedene Bakterienarten unterschiedliche Infektionsarten verursachen. Er führte auch wichtige Innovationen bei Techniken zur Färbung, Fotografie und Kultivierung von Bakterien ein. Er perfektionierte die Methode der Bakterienkultivierung auf festen Nährböden – eine Technik, die es ermöglichte, verschiedene Bakterienarten zu trennen und reine Kulturen zu erhalten.

Im Jahr 1880 wurde Koch zum Kaiserlichen Gesundheitsamt nach Berlin berufen und konnte seine Forschung unter deutlich besseren Bedingungen fortsetzen. Die bakteriologischen Techniken, die er dort entwickelte, bildeten die Grundlage für das moderne Mikrobiologie-Labor. Innovationen wie Agar-Agar-Gelatine-Nährböden, die Petrischale (entwickelt von seinem Assistenten Richard Petri), die Färbung von Bakterien mit Anilinfarben und die Mikrofotografie verbreiteten sich von Kochs Labor aus weltweit.

Die Entdeckung, die zum Nobelpreis führte

Roberts Kochs größte Leistung war die Entdeckung des Tuberkulose-Bazillus, die er am 24. März 1882 vor der Berliner Physiologischen Gesellschaft präsentierte. Dieses Datum gilt als einer der wichtigsten Tage in der Geschichte der Medizin und wird heute als Welt-Tuberkulose-Tag begangen.

Tuberkulose war die zerstörerischste Krankheit im Europa des 19. Jahrhunderts, bei der sie für einen von sieben Todesfällen verantwortlich war. Auch als Weiße Pest bekannt, betraf sie alle sozialen Klassen, und es gab keine definitive Behandlung. Es existierten verschiedene Theorien über ihre Ursache: erbliche Veranlagung, schlechte Klimabedingungen, Unterernährung und Infektion gehörten dazu.

Koch verfolgte einen systematischen Ansatz auf der Suche nach dem Tuberkelbazillus. Zuerst untersuchte er unter dem Mikroskop die Gewebe von Patienten, die an Tuberkulose gestorben waren. Die vorhandenen Färbetechniken waren unzureichend, um den Bazillus darzustellen, da dieser aufgrund seiner lipidenhaltigen Zellwand keine herkömmlichen Farbstoffe aufnahm. Koch entwickelte eine neue Färbetechnik mit Methylenblau und Vesuvin (Bismarkbraun), wodurch die schlanken, stäbchenförmigen Bazillen in tuberkulösem Gewebe erstmals sichtbar wurden.

Koch ging nicht nur dazu über, die Bazillen zu sehen, sondern gelang es ihm auch, sie in reinem Kulturzustand heranzuziehen. Er entdeckte, dass der Tuberkulose-Bazillus extrem langsam wächst – im Gegensatz zu anderen Bakterien brauchte er Wochen, um sichtbare Kolonien zu bilden. Er kultivierte die Bazillen erfolgreich auf einem festen Nährboden auf Blutserumbasis und erzeugte die Krankheit experimentell durch Injektion der reinen Kultur in Meerschweinchen. Durch die erneute Isolierung der Bazillen von infizierten Tieren schloss er den Kreis.

Diese Arbeit war die stärkste Anwendung der Prinzipien, die Koch später als Koch'sche Postulate formulieren würde. Die Koch'schen Postulate lauteten: (1) Der Mikroorganismus muss bei jedem erkrankten Individuum vorhanden und bei gesunden Individuen abwesend sein. (2) Der Mikroorganismus muss von einem erkrankten Wirt isoliert und in reinem Kulturmedium gezüchtet werden. (3) Wenn der Mikroorganismus aus der reinen Kultur in einen gesunden Wirt eingeführt wird, muss er dieselbe Krankheit hervorrufen. (4) Derselbe Mikroorganismus muss vom experimentell infizierten Wirt erneut isoliert werden.

Kochs Präsentation am 24. März 1882 gilt als eine der einflussreichsten wissenschaftlichen Vorträge der Geschichte. Paul Ehrlich, der unter den Zuhörern war, beschrieb sie als das eindrucksvollste wissenschaftliche Erlebnis seines Lebens. Kochs Entdeckung bewies zweifelsfrei, dass Tuberkulose eine ansteckende Krankheit ist, und legte die wissenschaftliche Grundlage für Maßnahmen des öffentlichen Gesundheitswesens dagegen.

Im Jahr 1890 verkündete Koch die Entwicklung eines Präparats namens Tuberkulin als Heilmittel gegen Tuberkulose. Tuberkulin war ein Glykoproteinextrakt aus dem Kulturfiltrat des Tuberkelbazillus. Die Vorbereitung, der Koch große Hoffnungen entgegenbrachte, enttäuschte als Therapie und verschlechterte sogar den Zustand einiger Patienten. Das Scheitern schädigte Kochs Ruf erheblich. Tuberkulin jedoch wurde später zu einem äußerst wertvollen Werkzeug bei der Diagnose von Tuberkulose (der Tuberkulintest oder Mantoux-Test) und wird noch heute verwendet.

Der Preis und danach

Im Jahr 1905 wurde der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin an Robert Koch für seine Forschungen und Entdeckungen im Zusammenhang mit der Tuberkulose verliehen. Koch nahm den Preis persönlich bei der Zeremonie in Stockholm entgegen. In seiner Nobelvorlesung betonte er, dass der Kampf gegen die Tuberkulose noch nicht vorbei sei und die Forschung weitergehen müsse.

Nach dem Nobelpreis konzentrierte sich Koch auf Tropenkrankheiten. Er nahm an zahlreichen wissenschaftlichen Expeditionen nach Afrika teil und arbeitete zu Malaria, Schlafkrankheit (Trypanosomen), Rinderpest und Ostküstenfieber. Während dieser Expeditionen demonstrierte er die Wirksamkeit der Chinaprophylaxe im Kampf gegen Malaria.

Auch Kochs Einfluss setzte sich durch seine Schüler fort. Zu den Wissenschaftlern, die in seinem Labor ausgebildet wurden, zählten Emil von Behring, der die Diphtherie- und Tetanus-Antiseren entwickelte; Paul Ehrlich, der das Konzept der Chemotherapie einführte; Richard Pfeiffer, der über Cholera und Pest arbeitete; und August von Wassermann, bekannt für den Wassermann-Test.

Robert Koch starb am 27. Mai 1910 in Baden-Baden an einem Herzinfarkt. Der Wissenschaftler, der im Alter von sechsundsechzig Jahren verstarb, ging als Begründer der modernen Mikrobiologie in die Geschichte ein.

Vermächtnis und Einfluss heute

Das wissenschaftliche Vermächtnis von Robert Koch bildet eines der Fundamente der modernen Medizin. Kochs Postulate werden seit über einem Jahrhundert als grundlegendes Rahmenwerk zur Bestimmung der Ursache einer Infektionskrankheit genutzt. Obwohl im Zeitalter der modernen Molekularbiologie und Virologie einige Einschränkungen dieser Postulate deutlich geworden sind, hält ihr konzeptioneller Rahmen weiterhin stand.

Die bakteriologischen Techniken, die Koch entwickelt hat, bilden das Fundament des mikrobiologischen Labors. Methoden wie die Erzeugung reiner Kulturen auf festen Nährböden, bakterielle Färbungen und Mikrofotografie werden heute in Laboren weltweit eingesetzt.

Mehr als 140 Jahre nach Kochs Entdeckung gehört Tuberkulose immer noch zu den tödlichsten Infektionskrankheiten weltweit. Laut der Weltgesundheitsorganisation treten jährlich etwa 10 Millionen neue Tuberkulosefälle auf und mehr als 1,5 Millionen Menschen sterben daran. Das Auftreten von multiresistenter Tuberkulose (MDR-TB) und extensiv medikamentenresistenter Tuberkulose (XDR-TB) hält die Bedeutung von Kochs Entdeckung weiterhin aktuell.

Das Robert Koch-Institut in Berlin fungiert heute als einer der wichtigsten öffentlichen Gesundheitsorgane Deutschlands. Es spielte eine zentrale Rolle in Deutschlands Reaktion auf die COVID-19-Pandemie und trägt weiterhin den Namen Kochs.

Weniger bekannte Fakten

• Kochs Mikrobiologenkarriere begann mit einem Mikroskop, das ihm seine Frau geschenkt hatte. Unter bescheidenen Bedingungen in der Stadt Wollstein verwandelte er eine Ecke seiner Praxis in ein Labor und veränderte damit die Geschichte der Wissenschaft.
• Es bestand eine erbitterte wissenschaftliche Rivalität zwischen Koch und Louis Pasteur. Die beiden Wissenschaftler stritten sich heftig über die Anthrax-Impfung und mikrobiologische Techniken; die Rivalität nahm nationale Ausmaße an und wurde zum Symbol des französisch-deutschen wissenschaftlichen Wettbewerbs.
• Der Tuberkulin-Skandal war die dunkelste Zeit in Kochs Karriere. Das Versagen der von ihm als Heilmittel präsentierten Zubereitung führte zum Tod einiger Patienten und erschütterte seine wissenschaftliche Glaubwürdigkeit zutiefst.
• Im Jahr 1893 ließ sich Koch von seiner ersten Frau scheiden und heiratete seine Studentin Hedwig Freiberg. Dies wurde in der konservativen Gesellschaft der viktorianischen Ära als Skandal aufgefasst.
• Während Kochs Cholera-Forschungsexpedition nach Ägypten im Jahr 1883 starb eines der Teammitglieder an der Krankheit. Koch setzte seine Arbeit unter diesen gefährlichen Bedingungen fort und isolierte den Vibrio cholerae-Bazillus.
• Der 24. März, der Tag, an dem Koch die Entdeckung des Tuberkulose-Bazillus bekannt gab, wurde von der Weltgesundheitsorganisation zum Welt-Tuberkulose-Tag erklärt.
• Fünf Wissenschaftler, die im Labor von Koch ausgebildet wurden, gingen dazu über, den Nobelpreis zu gewinnen – ein Beispiel für Produktivität, das in der Geschichte der Wissenschaft unübertroffen ist.