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Mikrobiom und Glyphosat

Janauar 2018

Im Januar 2018 wurde in der Zeitschrift Science of the Total Environment eine Übersicht zur aktuellen Datenlage zu Glyphosat veröffentlicht (1). Einige Zusammenhänge waren mir neu und es ist sehr spannend zu erfahren, wie die Agrochemie mit Hilfe der Politik die Landwirte und damit auch den Steuerzahler dazu bringt, immer neue Milliarden in ein tödliches System zu stecken.

Das Prinzip ist eigentlich genial: Glyphosat (immer im Verbund mit Vernetzungsmitteln und geheimen Zusätzen) tötet alle Pflanzen und viele Mikroorganismen indem es verhindert, dass sie sekundäre aromatische Aminosäuren wie Phenylalanin, Tryptophan und Tyrosin über den Shikimatweg produzieren können.

Somit fehlen den Pflanzen die Phytoalexine, die Pflanzen gegen Krankheitserreger schützen. Folglich sterben die Pflanzen an diversen Infektionen. Sublethale Glyphosatkonzentrationen, beispielsweise aus Rückständen im Boden oder in Obstplantagen, verringern die Pflanzenresistenz gegen Krankheitserreger. Hier kommt der erste geniale Schachzug:

  • Pilzinfektionen (Fusarium, Rhizoctonia, Phytophthora etc.) kommen in mit Glyphosat belasteten Böden häufiger vor, deshalb muss der Landwirt deutlich mehr Fungizide einsetzen. Dies führt vor allem auch im Garten- und Obstanbau zu deutlichen Gewinnen der Agrochemie.

Der zweite Punkt zur Gewinnmaximierung ist etwas komplexer und aus diesem Grund schreibe ich diesen Artikel. Glyphosat ist nämlich nicht nur tödlich für alle Pflanzen, sondern auch für viele Pilze und Bakterien. Allerdings nicht für alle, was es eben so komplex macht. Glyphosat ist toxisch für manche Bakterien und Pilze die in Symbiose mit den Pflanzen leben und Nährstoffe aufschließen. So gibt es Bakterien, die Stickstoff binden und auch Pilze die Phosphat für die Pflanzen verfügbar machen. Dies ist sowohl von biologischer, als auch von wirtschaftlicher Bedeutung:

  • Manche Pilze und Bakterien werden durch Glyphosat gehemmt. In belasteten Böden muss deutlich mehr Stickstoff und Phosphat gedüngt werden. Der vermehrte Kauf von Kunstdüngern führt zu weiteren Gewinnen der Agrochemie.

Kunstdünger am Wegrand.

Mikrobiom

Als Mikrobiom bezeichnet man alle  Mikroorganismen (mikrobielle Gemeinschaft) eines spezifischen Lebensraums. So hat auch jeder Boden ein Mikrobiom, bestehend aus Bakterien, Viren, Algen, Pilzen und Protozoen. Auf das Mikrobiom beim Menschen bin ich hier und hier eingegangen.

Bodenmikrobiom

Das Bodenmikrobiom ist das erste, das von Glyphosat massiv verändert wird. So ist Glyphosat in Verbindung mit den Vernetzungsmitteln nicht nur toxisch für Amphibien und Regenwürmer, sondern auch für eine Reihe von Bakterien, Algen und Pilzen.

Einige Studien zeigen, dass Glyphosat für viele Mykorrhiza (Symbiose zwischen Pilzen und Pflanzen) toxisch ist und auch die Sporen abtöten kann (2). Bei anderen Pilzen die gerade im Pflanzenbau viel Schaden anrichten, wie z.B. Fusarium, Rhizoctonia und Phytophthora, hat Glyphosat keine Wirkung und diesen Pilzen wird hierdurch ein Vorteil verschafft. 

Die Keimung der Samen vom Blattlosen Widerbart (Epipogium aphyllum) erfolgt nur bei Infektion durch einen Wurzelpilz (Mykorrhiza).

Es gibt stickstoffbindende Bakterien, die man „Knöllchenbakterien“ nennt. Diese sind ökonomisch und ökologisch wichtige Bodenbakterien, die eine Symbiose mit Pflanzen eingehen. Nach der Bildung von Knöllchen wird symbiontisch in Leguminosen Luftstickstoff fixiert. Wichtige Gattungen sind Rhizobacteria, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, Photorhizobium, Mesorhizobium und Allorhizobium. Manche dieser Bakterien und  auch andere, wie z.B. Burkholderia sp. werden durch Glyphosat gehemmt. Andere Arten von Rhizobium spp. und Gemmatimonas spp. werden gefördert. So können Rhizobium- und Agrobacterium-Stämme Glyphosat und andere Phosphonate abbauen. Nach einer Glyphosat Anwendung verschieben sich die Bakteriengemeinschaften, da einige Gruppen Glyphosat als Energiequelle nutzen können, während dieses Herbizid für andere Gruppen toxisch sein kann (3).

Maisfeld.

Grundwasser, Bäche und Seen

Glyphosat und sein Hauptabbauprodukt AMPA (aminomethylphosphonic acid) adsorbiert an Ton und organischen Substanzen. Der verlangsamte Abbau durch Bodenmikroorganismen führt zur Akkumulation und später zu Auswaschung durch Regen. Glyphosat- und AMPA-Abbau hängen auch stark vom pH-Wert des Bodens ab (4).

In Deutschland werden keine Studien zur Untersuchung von Glyphosat und AMPA in Flüssen finanziert. Aber eine Studie aus der Schweiz von Poiger et. al. (5) zeigt für die Schweiz, dass alle Fließgewässer mehr oder weniger stark mit Glyphosat und AMPA belastet sind.

Von beiden Verbindungen wurden regelmäßig in den untersuchten Bächen Konzentrationen von 0,11 bis zu 2,6 μg/l gefunden. Nur 40 von 583 Proben zeigten Glyphosat Konzentrationen unter dem kritischen Wert von 0,005 μg/l. Im Durchschnitt waren die Konzentrationen von AMPA höher als die von Glyphosat (5).

Die negativen Effekte von Glyphosat , AMPA und Vernetzungsmitteln auf das Ökosystem in den Bächen und Flüssen, vor allem für verschiedene Arten von Mikroalgen, aquatischen Bakterien und Protozoen wurden schon oft und eingehend beschrieben. Da es den Rahmen dieses Artikels sprengen würde, verweise ich den interessierten Leser auf Van Bruggen et al. (1), der eine gute Übersicht bietet.

Hochwasser nach Starkregen.

Mikrobiom der landwirtschaftlichen Nutztiere

Die Abwesenheit des Shikimisäureweges bei Tieren bildet die Grundlage für die Behauptung, dass Glyphosat bei Säugetieren, Amphibien und Reptilien nicht toxisch sei. Auch stammen weitere Belege aus Tierversuchen – vor allem mit Mäusen und Ratten. Dass hierbei die Abbauprodukte von Glyphosat wie AMPA, die geheimen Zusätze und die Vernetzungsmittel nicht berücksichtigt werden, erschließt sich von selbst. Ebenso haben Fütterungsversuche mit sterilen, transgenen Mäusen oder Ratten, die nach ein paar Tagen oder Wochen umgebracht werden, keinerlei praktischen Nutzen.

Der Einfluß von Glyphosat und seiner Abbauprodukte läßt sich exemplarisch am besten anhand von Kühen erläutern. Wiederkäuer haben mehrere Mägen in denen die Nahrung mikrobiell aufgeschlossen wird. Früher bestand die Nahrung aus Gras und Kräutern, heute fast ausschließlich aus Soja und Mais. Dies hat große Auswirkungen auf das Mikrobiom der Kuhmägen. Wie oben erläutert, beeinträchtigt Glyphosat die mikrobiellen Gemeinschaften.

So ist Glyphosat toxisch für Milchsäurebakterien. Diese Bakterien produzieren normalerweise Antibiotika und können pathogene Bakterien wie Clostridium botulinum unterdrücken. Sind die Glyphosat-Konzentrationen im Tierfutter also zu hoch, gibt es Botulismus bei Kühen (1, 6, 7, 8).

Botulismus bei Rindern ist in Milchviehbetrieben in den letzten Jahren gehäuft zu beobachten. Zu den Symptomen zählen Euterentzündungen, Verdauungsprobleme, vor Schmerz gekrümmte Rücken, Klauenkrankheiten, sowie Lähmungen bis hin zum Tod. Dies ist offensichtlich eine Verbindung aus falschem Futter und Glyphosat. Auch hier bezahlt den wirtschaftlichen Schaden nicht der Konsument, sondern der Steuerzahler.

Überflüssiges Bullenkalb

Die Schäden von Glyphosat auf Nutztiere lassen sich in der industrialisierten Landwirtschaft weiter fortführen. So werden bei Geflügel die Bifidobakterien und Enterokokken negativ beeinflußt und Salmonellen und Clostridien gefördert (9).

Glyphosat im Tierfutter beeinflusst nicht nur Darmbakterien sondern auch Pilze, wie z.B. die Mucorales. Mucorales können Mykosen bei Tieren und Menschen auslösen. Es konnte eine positive Korrelation zwischen den Glyphosatkonzentrationen im Urin und der Dichte von Mucorales im Pansen von Milchkühen nachgewiesen werden, da Mucorales resistent gegen Glyphosat sind (10).

Mikrobiom beim Menschen

Es konnten bei einer ganzen Reihe von Krankheiten, wie verschiedene Formen von Krebs, Nierenschäden und neurologischen Störungen (ADHS, Autismus, Alzheimer, Parkinson) eine Korrelationen zu erhöhtem Glyphosatgebrauch gefunden werden (1). Da bei diesen Krankheiten aber immer auch noch andere Faktoren mit spielen und es inzwischen auch sehr viele Veröffentlichungen hierzu gibt, will ich an dieser Stelle nur auf die Auswirkungen von Glyphosat auf das menschliche Mikrobiom eingehen.

Obwohl viele Bakterien und Pilze gegenüber Glyphosat empfindlich sind, sind andere dagegen
sehr widerstandsfähig. Bakterien und Pilze die gegen Glyphosat widerstandsfähig sind, haben meist eine besondere  „Pumpe“. Diese Pumpen, die auf Englisch „efflux pumps“ heißen, sind für Antibiotikaresistenzen bei Bakterien und auch für die Resistenz von Pilzen gegen Antimykotika verantwortlich.

Efflux-Pumpe von Bakterien pumpt störende Chemikalien wieder aus der Zelle heraus.

Bakterielle Arzneimittel-Efflux-Pumpen gibt es viele unterschiedliche und sie werden in sechs Familien eingeteilt. Diese Pumpen sind klinisch relevant, da Antibiotikaresistenzen heutzutage ein großes Problem darstellen. So kann man mit Glyphosat sehr gut auf Bakterien und auch auf Pilze selektieren, die ein gutes System von Efflux-Pumpen haben. So wird verschiedenen Krankheitserregern ein deutlicher Vorteil verschafft. Dies sind vor allem:  Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, Salmonella Typhimurium, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Pseudomonas putida, Enterococcus faecalis, Acinetobacter baumannii  (11).

Es ist schon länger bekannt, dass die Exposition gegenüber Bioziden indirekt eine Antibiotikaresistenz auslösen kann (12).  Ein Mikrobiom das über einen längeren Zeitraum Glyphosat ausgesetzt ist, wird sich also zwangsläufig verändern. Das Mikobiom spielt bei allen Abläufen im Körper eine bedeutende Rolle und ich habe schon öfter darüber geschieben:
http://hmjaag.de/mikrobiom
http://hmjaag.de/phageom-und-mikrobiom
http://hmjaag.de/alzheimer

Verschiedene Wirkungen des Darm Mikrobioms.

Die Auswirkungen eines Glyphosat Missbrauchs sind also vielfältig und lassen sich nicht direkt beweisen.

Was weiter zu beachten ist, und sicher viele Menschen vor negativen Folgen schützt, ist das Phageom. Viele Bakteriophagen haben die Angewohnheit über diese Efflux-Pumpen in die Bakterien einzudringen und sie so zu infizieren. Selektieren wir nun auf Bakterien mit vielen Pumpen, verschaffen wir auch den Phagen einen Vorteil. Allerdings wird das Phageom eines Menschen schon bei der Geburt festgelegt und wir haben wenig Möglichkeiten dieses zu beeinflussen.

Ein Phage befällt eine Bakterienzelle.

Für alle Menschen, die sich also nicht auf ihre Genetik und ihr Phageom verlassen wollen, empfehle ich Glyphosat und seine Abbauprodukte möglichst zu meiden und durch eine vernünftige Ernährung und Sport das Mikrobiom möglichst vielfältig zu gestalten.

(1) Environmental and health effects of the herbicide glyphosate. Van Bruggen et. al. Science of The Total Environment (2018)

(2) Glyphosate vulnerability explains changes in root-symbionts propagules viability in pampean grasslands. Druille et al. Agriculture, Ecosystems & Environment (2015)

(3) Effects of glyphosate on the bacterial community associated with roots of transgenic Roundup Ready® soybean. Arango et.al. European Journal of Soil Biology (2014)

(4) Degradation dynamics of glyphosate in different types of citrus orchard soils in China. Zhang, et al. Molecules (2015)

(5) Occurrence of the herbicide glyphosate and its metabolite AMPA in surface waters in Switzerland determined with on-line solid phase extraction LC-MS/MS. Poiger et. al. Environmental Science and Pollution Research (2017)

(6) Glyphosate suppresses the antagonistic effect of Enterococcus spp. on Clostridium botulinum. Krüger et al., Anaerobe. (2013)

(7) Detection of glyphosate residues in animals and humans. Krüger et al., . Environ. Anal. Toxicol. (2014)

(8) Oral application of charcoal and humic acids to dairy cows influences Clostridium
botulinum blood serum antibody level and glyphosate excretion in urine. Gerlach et al. J. Clin. Toxicol. (2014)

(9) Distribution of glyphosate in chicken organs and its reduction by humic acid supplementation. Shehata et al. J. Poult. Sci. (2014)

(10) Possible effects of glyphosate on Mucorales abundance in the rumen of dairy cows in
Germany. Schrödl,et al. Curr. Microbiol. (2014)

(11) Role of efflux pumps in the antibiotic resistance of bacteria embedded in a biofilm. Sara M. Soto. Journal Virulence (2013)

(12) Characterization of biocide-tolerant bacteria isolated from cheese and dairy small-medium enterprises. Fernández Márquez et al. Food Microbiol. (2017)

 

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