Bakterien spielen eine wesentliche Rolle für die Gesundheit von Mensch und Pflanze. Die mikrobielle Vielfalt von Gemüse, Obst und Kräutern sowie ihr Zusammenwirken mit der Umgebung ist noch we­nig untersucht. Die Vielfalt wird zum Beispiel durch den Genotyp der Pflanze bestimmt, variiert zwi­schen unter- und oberirdischen Strukturen und wird unter anderem maßgeblich durch die Boden­qualität beeinflusst. Äpfel gehören zu den weltweit am meisten konsumierten Früchten. Unter­suchungen zeigen, dass der Verzehr von Äpfeln die Zusammensetzung der Darmbakterienflora beim Menschen verändern kann, was zu gesundheitlichen Vorteilen führt. Wie genau sich jedoch Bakte­riengemeinschaften von Apfelfrüchten im Darm ansiedeln, ist noch wenig bekannt. Eine Forschungs­frage der Studie von Wassermann et al. (2019) war, inwieweit das Apfelmikrobiom von der Bewirt­schaftungsweise, biodynamisch versus konventionell, beeinflusst wird und ob die Bakterienmenge und -zusammensetzung in verschiedenen Fruchtgeweben unterschiedlich ist [1].  

Studiendurchführung

Für die Studie wurde die Apfelsorte «Arlet» verwendet. Die biodynamisch (Demeter) als auch konven­tionell erzeugten Äpfel wurden in der Steiermark (Österreich) angebaut. Im Gegensatz zu den Demeter-Äpfeln wurden die konventionellen Äpfel nach der Ernte wie folgt behandelt: unmittelbar nach der Ernte kurzzeitig unter kontrollierter Atmosphäre gelagert, gewaschen und für den Verkauf in PE-Folie verpackt. Im Labor prüften die Forschenden alle Äpfel visuell auf Form, Grösse, Farbe, Makellosigkeit, Festigkeit und Frische. Aus jeder Anbauform wählten sie vier Äpfel aus und extrahierten Mikroorganismen aus Stiel, Stielende, Kelchende, Schale, Fruchtfleisch und Samen. Die jeweiligen Proben homogenisierten sie getrennt. Anschliessend analysierten sie die DNA der Proben, glichen die Ergebnisse mit Datenbanken ab und maßen sowohl die Anzahl der Genkopien pro Gramm als auch die mikrobielle Diversität für beide Anbausysteme, wobei sie das Besiedelungsmuster der Bakterien mithilfe fluoreszierender in situ Hybridisierung untersuchten.

Ergebnisse

Insgesamt unterschied sich die Bakterienmenge zwischen biodynamischen und konventionellen Äpfeln nicht signifikant (4,85 x 10⁷ vs. 4,67 x 10⁷ rRNA Genkopien pro Gramm). Jedoch variierte sie stark und größtenteils signifikant zwischen den untersuchten Geweben. So wiesen Stiel und Samen die höchste Bakterienmenge auf (ca. 1,54 x 10⁸ bzw. 1,26 x 10⁸ Genkopien pro Gramm), während die­jenige der Schale am geringsten war (4,49 x 10⁴).Bezüglich der Vielfalt konnte gezeigt werden, dass die Demeter-Äpfel eine deutlich signifikant vielfältigere Mikrobiota hatten als die konventionellen Äpfel. Der Unterschied war beim Vergleich der verschiedenen Apfelgewebe der beiden Anbauver­fahren noch größer. Bis auf das Kelchende zeigten alle Teile (Stiel, Stielende, Schale, Fruchtfleisch, Samen) bei den Demeter-Äpfeln eine signifikant höhere Diversität. Im Fruchtfleisch und der Schale war sie sogar am höchsten.

Diskussion

Interessant sind die Unterschiede der mikrobiellen Besiedelung sowohl in Menge als auch in Vielfalt bei den unterschiedlichen Apfelgeweben. Das hat durchaus einen Sinn. Eine hohe Bakterienmenge wurde in den Proben der Samen, Stiele und Stielenden festgestellt, während die Schale und das Fruchtfleisch weniger dicht besiedelt waren. Dafür wiesen letztere beiden die höchste Vielfalt auf. Diese Unterschiede hängen mit den unterschiedlichen Funktionen der verschiedenen Gewebe zu­sammen. Schale und Fruchtfleisch schützen die Samen und ermöglichen ihre Entwicklung. In diesen Bereichen ist die Vielfalt hoch. In den Samen selbst hingegen ist die Bakterienmenge hoch, was wie­derum für die Fortpflanzung wichtig ist. Auch hier hat die Bewirtschaftungsform einen Einfluss: Besteht eine reiche Mikrobiota in den Bereichen der Pflanzensamen, ist die Pflanze in der Lage, sich gesund zu entwickeln.

Ein frisch geernteter Apfel beherbergt ca. 100 Millionen bakterielle Genkopien. Ausschlaggebend für die gesundheitliche Wirkung ist jedoch weniger die Menge, sondern die Diversität an Mikroorganis­men. Wachsen Pflanzen in einem gesunden Boden, der ohne chemische Düngemittel bewirtschaftet wird, kann sich eine reiche Diversität an Bakterien nicht nur im Boden, sondern auch in den Pflanzen entwickeln. Dies zeigen die Ergebnisse dieser Studie. Weitere Untersuchungen belegen, dass die im Obst- und Gemüse assoziierten Bakterien im menschlichen Darm nachweisbar sind [2]. Ist die Diver­sität hoch, so werden pathogene Bakterien verdrängt. Zudem vermuten die Forschenden einen Zusam­menhang zwischen den in Demeter-Äpfeln vorkommenden Bakterien und einem geringeren Allergie-Risiko gegen Äpfel. Die Bakterien weisen Strukturen auf, die, ähnlich der Apfelpolyphenole, aller­gische Reaktionen mindern können. Dahingegen wiesen die konventionellen Äpfel potenzielle Krank­heitserreger auf.  Diese Zusammenhänge unterstreichen, wie wichtig die Achse Boden-Pflanze-Darm-Mikrobiom ist [1]. Denkt man hier weiter, so wird aus dem Zusammenhang deutlich, dass Gesundheit nur entsteht, wenn alle Teile, angefangen beim Boden bis auf den Teller gesund sind, es geht also um die eine Gesunheit für Mensch und Erde.

Literaturverzeichnis

[1] Wassermann B, Müller H, Berg G (2019): «An apple a day: Which bacteria do we eat with organic and conventional apples?» Front. Microbiol. 10:1629.doi: 10.3389/fmicb.2019.01629

[2] Wicaksono WA, Cernava T, Wassermann B, Abdelfattah A, Soto-Giron MJ, Toledo GV, Virtanen SM, Knip M, Hyöty H, Berg G (2023): «The edible plant microbiome: evidence for the occur­rence of fruit and vegetable bacteria in the human gut» Gut Microbes, 15:2, 2258565, DOI: 10.1080/19490976.2023.2258565