Penicillium

Verfasst von Celina Thiel

Lebensretter Schimmelpilz

Frohes neues Jahr 2026! Und wie könnte man das Jahr besser beginnen als mit einer Folge zur Mikrobe des Jahres 2026? Bereits im Dezember letzten Jahres verkündete die VAAM, die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie, den Preisträger –Penicillium. Warum gerade diese Gattung? Dieser Frage werden wir heute gemeinsam auf den Grund gehen. Aber zunächst einmal möchte ich euch ein bisschen mehr Hintergrund zur Penicillium geben.

Penicillium ist eine Gattung von Schlauchpilzen aus der Familie der Aspergillaceae, die man im Alltag meist einfach als Schimmelpilze bezeichnet. Mit rund 300 bekannten Arten ist die Gattung weit verbreitet und besiedelt zahlreiche natürliche Lebensräume, in denen sie unterschiedlichste ökologische Nischen einnimmt. Die Typspezies, also die Art, die stellvertretend für die ganze Gattung steht, ist Penicillium expansum. Dieser Pilz verursacht die sogenannte Grünfäule, eine Krankheit, die vor allem Äpfel, anderes Steinobst und auch Weintrauben befällt. Erstmals beschrieben wurde die Gattung Penicillium im Jahr 1809 von dem deutschen Universalgelehrten Heinrich Friedrich Link in seiner Schrift Observationes in ordines plantarum naturales. Er prägte auch den Namen der Gattung, der vom lateinischen Wort penicillus („Pinsel“) stammt. Diese Bezeichnung bezieht sich auf das typische Erscheinungsbild des Pilzes: Penicillium bildet lange Zellketten, an deren Enden sich kugelige Sporencluster befinden. Diese widerstandsfähigen Dauerformen dienen der Vermehrung des Pilzes und verleihen ihm das charakteristische, pinselartige Aussehen.

Heute ist die Gattung allerdings vor allem für etwas anderes bekannt als ihr Aussehen und die meisten von euch wissen das wahrscheinlich auch schon. Der Name Penicillium klingt nämlich nicht nur zufällig nach einer medizinisch sehr relevanten Entdeckung: dem Penicillin.

Und diese Geschichte beginnt mit einem glücklichen Zufall. Der britische Bakteriologe Alexander Fleming arbeitete Anfang der 1920er-Jahre in seinem Labor mit Petrischalen, in denen er Bakterien auf einem festen Nährboden züchtete. Im Jahre 1928 dann, entdeckte er auf einer seiner Platten Schimmel, bei dem es sich eigentlich um eine unerwünschte Kontamination handelte. Neben dem weißlichen, flauschigen Belag war allerdings noch etwas anderes auf der Platte zu beobachten: Rund um den Pilz wuchsen keine Bakterien mehr. Offenbar produzierte der Schimmel eine Substanz, die das Bakterienwachstum hemmte oder die Bakterien sogar abtötete. 

Durch mikroskopische Untersuchungen fand Fleming heraus, dass es sich wohl um die Art Penicillium rubens (damals noch Penicillium notatum) handelte, die damals kein seltener Pilz in Laboren war. Um der antibakteriellen Wirkung auf den Grund zu gehen, erstellte er ein Filtrat der Pilzkultur, also der Flüssigkeit, in der sich der Pilz befand, um weitere Experimente vorzunehmen. Der Einfachheit halber gab er dem Filtrat den Namen Penicillin. Systematisch testete Fleming den Effekt der Substanz auf verschiedene Stämme und konnte damit zeigen, dass bestimmte Arten von Bakterien sehr sensitiv auf Pencillin reagierten und dadurch in ihrem Wachstum behindert wurden. Direkt ging er auch einen Schritt weiter und testete, ob Penicillin auch Bakterien in menschlichen Rachenabstrichen abtöten konnte. Und tatsächlich, die Wirkung bliebt erhalten, womit Fleming zeigen konnte, dass Penicillin ein mögliches Mittel zur Behandlung von Infektionen sein könnte, vor allem weil es für den Menschen nicht giftig zu sein schien.

1929 veröffentlichte er seine Ergebnisse, doch zunächst blieb seine Entdeckung weitgehend unbeachtet. Im selben Jahr isolierten Forscher in den USA, bei den Northern Regional Research Laboratories in Illinois, aus einer angeschimmelten Cantaloupe-Melone einen neuen Penicillium-Stamm, der sich später als besonders produktiv erwies und die Grundlage für die heute am meisten genutzten Penicilliumstämme darstellt.   

Erst rund zehn Jahre nach Flemings Entdeckungen griffen die Wissenschaftler Howard Florey und Ernst Chain an der Universität Oxford seine Arbeit wieder auf. Ihnen gelang es, die wirksame Substanz, das sogenannte Penicillin F aus Penicillium rubens zu isolieren und in größeren Mengen herzustellen. 1941 wurde schließlich der erste Patient mit Penicillin behandelt: Albert Alexander, der sich durch einen Rosendorn am Gesicht verletzt hatte. Die Wunde hatte sich lebensbedrohlich entzündet, und als letzter Rettungsversuch wurde das neuartige Penicillin eingesetzt. Nach nur einer Dosis verbesserten sich seine Symptome deutlich, und innerhalb von 24 Stunden begann die Entzündung abzuheilen. Über 5 weitere Tage erhielt Alexander noch Penicillin, dann allerdings gingen die Vorräte zu Ende. Die Infektion kehrte zurück, stärker als zuvor und am 15. März 1941 erlag Albert Alexander den Folgen.

Dieses tragische Beispiel zeigt, warum Antibiotika immer so lange eingenommen werden sollten, wie sie verschrieben sind. Zwar bessern sich die Symptome oft schnell, doch einige Bakterien überleben die erste Behandlungsphase. Penicillin tötet sie nicht direkt ab, sondern verhindert nur ihr Wachstum. Wenn die Behandlung zu früh abgebrochen wird, können die überlebenden Bakterien widerstandsfähig werden und Strategien entwickeln, um sich gegen das Antibiotikum zu schützen. Damit wäre eine erneute Behandlung wäre dann wirkungslos. 

Trotz des vermeintlich missglückten Einsatzes von Penicillin war eindrücklich der Beweis der Wirkung des Antibiotikums erbracht worden. Gerade in Anbetracht des losbrechenden zweiten Weltkrieges war die Behandlung entzündeter Wunden ein entscheidender Faktor. Bereits 1943, zwei Jahre nach dem ersten Einsatz von Penicillin produzierten US-amerikanische Pharmaunternehmen bereits 1,5 Tonnen der Substanz, 1945 waren es über 400 Millionen Tonnen. Und auch heute noch hat Penicillin nicht an Relevanz verloren. Jährlich werden immer noch über 50.000 Tonnen des Antibiotikums produziert. Für ihre bahnbrechende Entdeckung dieses Lebensretters erhielten Alexander Fleming, Howard Florey und Ernst Chain dann 1945 auch den Nobelpreis für Medizin und Physiologie, der ihre Arbeit an der Entdeckung, Isolation und Anwendung von Penicillin honorieren sollte.

An dieser Stelle möchte ich aber auch anmerken, dass Alexander Fleming nicht der erste war, der eine antimikrobiell wirksame Substanz aus einer Penicillium-Art isolieren konnte. Bereits 1893 isolierte der italienische Arzt und Mikrobiologe Bartolomeo Gosio die sogenannte Mycophenolsäure aus Penicillium brevicompactum. Obwohl er eigentlich auf der Suche nach dem Mikroorganismus war, der für den Befall von Mais verantwortlich war, untersuchte er die von ihm erhaltene Substanz – und stellte fest, dass sie anscheinend das Wachstum des Milzbranderregers Bacillus anthracis hemmen konnte. Fast gerieten Gonsio und seine Forschungsergebnisse in Vergessenheit – bis dann 1945, nach der erfolgreichen Anwendung des Penicillins die Suche nach weiteren Antibiotika intensiviert wurde. Dabei wurde die Mycophenolsäure wiederentdeckt, die heute allerdings eher in abgewandelter Form als Immunsuppressivum bei Herz- oder Nierentransplantationen eingesetzt wird. Auch weitere Forscher des späten 19. Jahrhunderts wie bspw. John Scott Burdon-Sanderson, Joseph Lister und Ernst Duchesne machten Entdeckungen, die auf die antibakterielle Wirkung von Schimmelpilzen hinwiesen und ebneten somit den Weg für die bahnbrechenden Entdeckungen des 20. Jahrhunderts.

Aber Arten der Gattung Penicillium können nicht nur Antibiotika produzieren, auch in der Lebensmittelindustrie spielen sie eine große Rolle. Vielleicht habt ihr über die gerade vergangenen Feiertage sogar mehr davon genascht, als euch bewusst ist. Neben Enzymen, die vor allem in der Fruchtsaftgewinnung eingesetzt werden, prägt Penicillium nämlich auch den Geschmack und das Aussehen sehr weitverbreiteter Lebensmittel. Dabei möchte ich vor allem auf zwei Arten eingehen, die euch auch gleich verraten werden, um welches Lebensmittel es sich handelt: Penicillium camemberti und Penicillium roqueforti. Richtig – alles Käse! Erstmals beschrieben im Jahre 1906 durch Dr. Charles Thom, einen amerikanischen Mikro- und Mycobiologen, sorgt Penicillium camemberti für den besonderen Geschmack von Brie, Camembert und Cambozola. Auch die äußere halbfeste, weiße und etwas flauschige Schicht, die diese Käsearten umgibt, besteht zum Großteil aus Penicillium camemberti. Penicillium roqueforti steht dem in nichts nach. Dieser Schimmelpilz, der vor allem in der Produktion von Blauschimmelkäse, wie eben dem Roquefort, aber auch Gorgonzola oder Blue Stilton eingesetzt wird, bildet leicht bläulich oder grünlich verfärbte Kolonien aus. Und neben Käse kommt er vor allem Mais- oder Grassilage, also fermentierten landwirtschaftlichen Produkten vor – wurde aber auch im Eis unterhalb eines Gletschers gefunden.

Ihr seht also, dass hinter Penicillium viel mehr steckt als die recht bekannte Geschichte der Entdeckung des Penicillins. Vielleicht ist gerade dafür auch die Verleihung der Mirkobe des Jahres 2026 so wichtig. Um einmal einen Blick hinter das zu werfen, was direkt offensichtlich ist und mal zu schauen, was diese Gattung noch alles kann. Ich hoffe, ich konnte euch zumindest einen kleinen Einblick in die Welt von Penicillum geben – und glaubt mir, ich habe in der Vorbereitung des Beitrags noch viel mehr entdeckt, was erzählenswert wäre. Dazu aber vielleicht ein andermal mehr. Nun also Gratulation an Penicillium, dieser Gattung, die in der Biotechnologie eine so wichtige Rolle spielt, ob für Antibiotika, Lebensmittel oder Textilfasern!


Links & weitere Infos

Originalarbeiten von Fleming, Florey & Chain zur Entdeckung und Anwendung von Penicillin

Penicillium in der Käseindustrie

Pressemitteilung der VAAM zur Mikrobe des Jahres 2026 inkl. Bildern

 

Celina Thiel
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Myxococcus llanfairpwllgwyngyllgogerychwyrndrobwllllantysiliogogogochensis