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Sequenzen über Sequenzen

Publikationsanalyse 2011-2015: Mikrobiologie
von Mario Rembold, Laborjournal 09/2017


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Mikrobiome und ökologische Themen, sowie Antibiotikaresistenzen und Bakteriengemeinschaften, die als nützliche Untermieter mit uns zusammenleben – das waren zuletzt die top-zitierten Themen. Im deutschsprachigen Raum waren die meisten vielzitierten Forscher in Bremen tätig.


Mikrobiom einer Kinderhandfläche – jedenfalls der Bruchteil davon, der auf einer Platte mit Standardnährmedium wächst. Foto: Tasha Sturm

Sie kommen überall auf der Erdoberfläche vor, besiedeln unseren Körper, leben in heißen Quellen, überdauern Jahre im Eis und überstehen mitunter sogar das Vakuum. Für unser bloßes Auge sind sie unsichtbar, und doch beeinflussen sie unser Leben in jedem Augenblick – als Krankheitserreger, Symbionten, Stick­stoff­fixierer oder als industriell und medizinisch wertvolle Synthesemaschinen.

Zugegeben, Mikroorganismen sind ein Sammelsurium unterschiedlichster Lebewesen, die evolutionär so weit auseinander liegen, wie man es sich nur vorstellen kann: Bakterien, Archaeen und einzellige Eukaryoten. Einzig ihre geringe Größe ist ihr gemeinsames Merkmal.

Diesen Monat widmen wir unsere Publikationsanalyse denjenigen, die solche Winzlinge erforschen. Dabei galt unser Augenmerk in erster Linie den Autoren, die in mikrobiologischen Journalen publizieren oder an mikrobiologischen Instituten tätig sind. Die Virologen aber haben wir hier bewusst ausgeklammert, denn sie bilden eine eigene Community und sind bei uns auch in einem eigenen Ranking berücksichtigt (siehe LJ 5/2017: 38-41). Stattdessen soll es vor allem um Wissenschaftler gehen, die Bakterien und Archaeen auf der Spur sind. Auch Pilzforscher haben wir berücksichtigt, sofern sie in den Mikrokosmos schauen – hier bleiben jedoch die Hefe-Modellierer außen vor, die in der Genetik oder der Zellbiologie ihre Heimat haben.

Mit diesen Kriterien im Hinterkopf war es vergleichsweise leicht, eine ganze Liste von Mikrobiologen für die Reihe der fünfzig meistzitierten Köpfe ausfindig zu machen (siehe Tabelle Seite 35). Unter ihnen Infektionsbiologen wie Patrice Nordmann (2.) aus Fribourg in der Schweiz, der Antibiotikaresistenzen gramnegativer Bakterien erforscht. Auch die grampositiven multiresistenten Staphylokokken sind ein beliebtes Forschungsfeld, beispielsweise für den Tiermediziner Stefan Schwarz (28.) von der FU Berlin, der zuvor innerhalb des Analysezeitraums auch am Friedrich-Loeffler-Institut in Neustadt-Mariensee tätig war.

Andere Infektionsforscher interessieren sich für humanpathogene Pilze, so etwa Cornelia Lass-Flörl (16.) von der Uni Innsbruck. Sie publizierte unter anderem zu Aspergillus- und Candida-Infektionen. Drei Forscher von der DSMZ­ in Braunschweig schaffen es ebenfalls in die Top-50, angeführt von Hans-Peter Klenk auf Platz 14, der mittlerweile an die Universität Newcastle umgezogen ist. Die DSMZ (das Kürzel steht für „Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen“) versteht sich als weltweites biologisches Ressourcenzentrum und sammelt und katalogisiert Mikroorganismen aller Art, darunter laut eigener Angaben 27.000 Bakterienarten. Für die taxonomische Einordnung greifen die Forscher natürlich auch auf Sequenziertechniken und bioinformatische Methoden zurück.

Zwar haben die Molekulargenetiker und Sequenzierexperten ihr eigenes Ranking, doch unsere hier gelisteten DSMZ-Forscher platzierten den Löwenanteil ihrer Artikel in mikrobiologischen Zeitschriften. Bei anderen Forschern fällt die Abgrenzung nicht ganz so leicht. Das betrifft auch die Pole Position unserer Köpfe-Liste: Peer Bork leitet am EMBL in Heidelberg die Abteilung Strukturbiologie und Bioinformatik und wartet unter anderem mit vielzitierten Veröffentlichungen über Protein-Protein-Interaktionen auf. Einige Paper handeln vom Ratten-Proteom, ein anderes geht viralen Communities im Meer auf den Grund; immer wieder steht in seinen Arbeiten die Auswertung von Omics-Daten im Mittelpunkt. Tatsächlich hatten wir Bork bisher nicht im Mikrobiologen-Ranking gelistet und sehen ihn als Vertreter der Molekulargenetik und Genomik.

Mikrobiome und Metagenomik

Im aktuellen Analysezeitraum aber publizierte Bork auch zum menschlichen Mikrobiom; sein meistzitierter Artikel trägt den Titel „Enterotypes of the human gut microbiome“ und steht auch auf Platz 2 der von uns ermittelten meistzitierten Mikrobiologie-Artikel. Auch andere Arbeiten Borks widmen sich dem Zusammenleben zwischen Menschen und Bakterien sowie den individuellen Unterschieden menschlicher Mikrobiome. Bork sequenziert also nicht einfach nur als blinder Dienstleister, der dann auch schon mal ein Bakterium im Tube hat, sondern einer seiner Forschungsschwerpunkte ist das Verständnis von Bakteriengemeinschaften im Zusammenleben mit vielzelligen Organismen. Deswegen führen wir ihn diesmal auch bei den Mikrobiologen.

CRISPR dabei, oder nicht?

Dass die Grenze zwischen Molekulargenetik und Mikrobiologie stellenweise verwischt, zeigt sich besonders in der Metagenomik. Die zentrale Idee der Metagenomik ist das Erfassen der (im Idealfall) gesamten genomischen Information einer Probe – zum Beispiel Wald­erde, Wassertropfen oder Kot. Und diese Herangehensweise ist eben insbesondere bei Mikrobiologen beliebt, die ihre Forschungsobjekte ja nicht direkt sehen und oft auch nicht im Labor kultivieren können. Metagenomische Informationen erlauben dann Rückschlüsse auf die Mikrobengemeinschaften eines Biotops. Deshalb schafft es Elmar Pruesse vom Bremer MPI für Marine Meeresbiologie mit nur sieben Artikeln auf Platz 11 und verfehlt damit nur knapp die Top Ten. Rund die Hälfte seiner Zitierungen verdankt Pruesse einem einzigen Paper, welches den dritten Platz unserer Artikel-Charts belegt (siehe Tabelle Seite 34). Darin geht es um die Auswertung von Sequenzdaten zu ribosomaler RNA – auch diese Methode hilft vor allem Mikrobiologen weiter, die Prokaryoten phylogenetisch vergleichen oder in einer Probe identifizieren wollen.

So landen wir dann auch bei Ökologen wie Andreas Richter (20.) von der Uni Wien, oder Michael Schloter (23.) vom Helmholtz Zentrum München-Neuherberg. Beide erforschen Mikroorganismen im Boden, wobei Richter an Stoffkreisläufen interessiert ist und Schloter mehr über die Interaktion zwischen Bakterien und deren tierischen oder pflanzlichen Wirten erfahren möchte. Größere Abgrenzungskonflikte für unsere Analyse ergeben sich in diesem Fall nicht, denn unser separates Ökologie-Ranking konzentriert sich bewusst auf Autoren, die Tiere und Pflanzen erforschen.

Am häufigsten, nämlich ganze neun Mal, stoßen wir in der Köpfe-Liste auf Forscher, die während des Analysezeitraums in Bremen tätig waren – sechs von ihnen am MPI für Marine Mikrobiologie, angeführt von Frank Glöckner auf Platz 7. Auch hier schließt sich wieder der Kreis zur Genomik, denn Sequenzierung, Bioinformatik und insbesondere die Auswertung von 16S-rRNA-Daten sind in Bremen besonders beliebt. Sechsmal, und damit am zweithäufigsten, taucht übrigens das EMBL Heidelberg als Standort auf – wie Peer Bork haben all diese Autoren auch zum Darm-Mikrobiom publiziert.

Um an dieser Stelle das Siegertreppchen in Sachen regionaler Verteilung abzuschließen, sei erwähnt, dass auch der Standort Wien sechsmal vorkommt, wobei im Analysezeitraum fünf Autoren an der Universität der österreichischen Hauptstadt beschäftigt waren. Am erfolgreichsten nach Zitierungen schnitt in dieser Riege Krzysztof Chylinski ab, der Platz 12 belegt und zu CRISPR/Cas und bakteriellen Abwehrmechanismen veröffentlicht hat.

Nun haben wir nicht jeden CRISPR/Cas-Forscher als Mikrobiologen einsortiert, denn im Großteil der Publikationen mit diesem Stichwort geht es ja um einen molekularbiologischen Werkzeugkasten. Anders jene Autoren, die CRISPR/Cas als bakterielles Immunsystem studieren und beispielsweise die Evolution der Cas-Moleküle erforschen; hier liegt das Interesse ja bei den Bakterien. So finden wir auch Emmanuelle Charpentier (5.) vom Berliner MPI für Infektionsbiologie in unserer Köpfe-Liste. Ihre meistzitierte Publikation, an der auch Chylinski mitgeschrieben hat, führt gleichzeitig unsere Artikel-Liste an: Es handelt sich um jenes für die Genomeditierung wegweisende Paper, in dem die Autoren zeigen, dass man die beiden für die Cas9-Funktion notwendigen RNA-Moleküle auch künstlich in einer einzigen Sequenz kodieren kann. Man mag darüber streiten, ob diese Arbeit schon zu weit ins Genre der Molekularbiologie abschweift, doch wir sahen hier noch einen klaren Bezug zur Welt der Bakterien.

Grundsätzlich haben wir in der Listung der Artikel darauf geachtet, dass ein Interesse an den Mikroorganismen im Vordergrund steht. Deswegen haben wir immunologische Arbeiten mit mikrobiologischem Bezug nur dann berücksichtigt, wenn der Fokus nicht allzu sehr auf den Vorgängen im Immunsystem lag – sondern stattdessen auf den infektiösen Bakterien. So etwa im zweitplatzierten Review: Hier thematisieren die Autoren das Wechselspiel zwischen Mikrobiom und dem Immunsystem des Wirts – es steht also die Regulation des Zusammenlebens von beiden im Vordergrund.

Die Mikrobiologie baut also mehr und mehr auf den Fortschritten der Sequenziertechniken auf und ist somit nicht immer scharf von der Molekulargenetik zu trennen. Hätte man bei Bakterien früher vor allem an Infektiologie gedacht, so interessieren sich Forscher heute mehr und mehr für die nützlichen Funktionen der Mikroorganismen, die wir als Untermieter beherbergen. Mikrobiome und Enterotypen erweitern damit unser Bild von Gesundheit – und Krankheit.


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Letzte Änderungen: 14.09.2017


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