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11 · Das frühe 20. Jahrhundert Wissenschaft und Technik

Entdeckung des Penicillins

1928 St Mary’s Hospital, London, England

Kurz gesagt

Im September 1928 bemerkte der schottische Bakteriologe Alexander Fleming im St Mary’s Hospital in London, dass ein Schimmel eine seiner Platten mit Bakterienkolonien verdorben hatte. Rund um den Schimmel wuchsen die Bakterien aber nicht mehr. Fleming nannte den vom Schimmel erzeugten Stoff Penicillin. Erst Anfang der 1940er-Jahre schafften es Howard Florey und Ernst Chain, es in größeren Mengen herzustellen und als Medikament zu benutzen.

Warum das wichtig ist Es war das erste Antibiotikum: Seitdem lassen sich viele früher tödliche Infektionen mit wenigen Tabletten behandeln.

Quelle: The Nobel Prize, „Sir Alexander Fleming – Biographical“

Bild: Entdeckung des Penicillins (St Mary’s Hospital, London, England)
Bild, mit KI für Storiascopio erstellt
Entdeckung des Penicillins: St Mary’s Hospital, London, England
Wo: St Mary’s Hospital, London, England

Lernblatt etwa 5 Minuten Lesezeit

Die Geschichte

Ein unordentliches Labor

Anfang September 1928 kehrte Alexander Fleming aus dem Urlaub in sein Labor im St Mary's Hospital in London zurück. Er war ein 47-jähriger schottischer Bakteriologe, tüchtig und neugierig, unter Kollegen auch für die Unordnung auf seinem Labortisch bekannt. Vor der Abreise hatte er Glasplatten mit Kolonien von Staphylokokken zurückgelassen, den Bakterien, die Furunkel, Abszesse und schwere Infektionen verursachen.

Beim Aufräumen der Platten bemerkte Fleming eine seltsame. Auf einer Seite war ein blaugrüner Schimmel gewachsen, vielleicht aus der Luft oder aus einem Nachbarlabor gekommen. Um den Schimmel lag ein leerer Kreis: Die Bakterien dort waren gestorben oder wuchsen nicht mehr. Viele hätten die verdorbene Platte weggeworfen. Fleming dagegen blieb stehen und schaute: „Das ist seltsam“, sagte er zu einem Kollegen.

Die „Schimmelbrühe“

Der Schimmel war ein Penicillium, verwandt mit denen, die auf altem Brot und Zitrusfrüchten wachsen. Fleming züchtete ihn in einer Brühe und entdeckte, dass die Flüssigkeit viele gefährliche Bakterien abtötete, wie Staphylokokken, Streptokokken und das Diphtheriebakterium, ohne die weißen Blutkörperchen zu schädigen. Er gab dem Stoff den Namen „Penicillin“ und veröffentlichte 1929 die Ergebnisse in einer Fachzeitschrift.

Fleming hatte einen besonderen Grund, nach einer solchen Waffe zu suchen. Im Ersten Weltkrieg hatte er in den Militärlazaretten in Frankreich gearbeitet und gesehen, wie Tausende von Soldaten nicht an den Wunden starben, sondern an den Infektionen danach. Die Desinfektionsmittel der Zeit töteten die Bakterien an der Oberfläche, schädigten aber auch das Gewebe und drangen nicht in die Tiefe.

Es gab aber ein Problem. Das Penicillin war sehr schwer von der Brühe zu trennen, verdarb schnell, und man gewann nur ganz wenig. Fleming und seine Assistenten versuchten es, waren aber keine Chemiker und schafften es nicht. Zehn Jahre lang blieb die Entdeckung fast vergessen, eine Laborkuriosität.

Oxford: Die Medizin wird wirklich

Im Jahr 1939, als der Zweite Weltkrieg ausbrach, nahm eine Gruppe der Universität Oxford Flemings Aufsatz wieder auf. Sie wurde von Howard Florey, einem australischen Arzt, und Ernst Chain, einem deutschen Biochemiker jüdischer Herkunft, der aus dem nationalsozialistischen Deutschland geflohen war, geleitet. Der Biochemiker Norman Heatley erfand eine Möglichkeit, das Penicillin zu gewinnen und zu reinigen, mit behelfsmäßigen Geräten: Milchflaschen, Badewannen, Krankenhausbettpfannen. Eine Gruppe junger Frauen, die „Penicillin Girls“, kümmerte sich darum, den Schimmel in Hunderten von Behältern zu züchten.

Am 25. Mai 1940 machte Florey den entscheidenden Versuch: Er infizierte acht Mäuse mit einem tödlichen Bakterium und behandelte vier davon mit Penicillin. Am nächsten Morgen waren die vier unbehandelten Mäuse tot; die behandelten lebten. Im Februar 1941 wurde das Penicillin zum ersten Mal an einem Menschen erprobt, Albert Alexander, einem Polizisten aus Oxford mit einer sehr schweren Infektion. In wenigen Tagen besserte sich sein Zustand unglaublich; aber das Medikament ging zu Ende, auch nachdem man es aus seinem Urin zurückgewonnen hatte, und die Infektion kehrte zurück. Alexander starb. Es war der Beweis, dass das Penicillin wirkte und dass man viel mehr davon brauchte.

Die amerikanische Fabrik

Das kriegführende Großbritannien hatte nicht die Fabriken, um es herzustellen. Im Sommer 1941 flogen Florey und Heatley in die Vereinigten Staaten. In einem Regierungslabor in Peoria in Illinois stellte sich heraus, dass der Schimmel in einer aus der Maisverarbeitung gewonnenen Flüssigkeit viel besser wuchs. Dann suchte man auf der ganzen Welt nach ergiebigeren Schimmelpilzen: Der beste kam von einer verschimmelten Melone, die auf dem Markt von Peoria gekauft worden war. Die Pharmaunternehmen bauten große Gärbehälter, und die Produktion explodierte.

Für die Landung in der Normandie am 6. Juni 1944 standen Millionen Dosen für die alliierten Soldaten bereit. Nach dem Krieg gelangte das Penicillin in die Krankenhäuser der ganzen Welt. Im Jahr 1945 erhielten Fleming, Florey und Chain gemeinsam den Nobelpreis für Medizin.

Flemings Warnung

In der Nobelpreisrede sagte Fleming etwas, das damals wie ein Detail wirkte: Wenn das Penicillin falsch benutzt wird, in zu niedrigen Dosen oder zu kurz, können die Bakterien lernen, Widerstand zu leisten. Er hatte recht. Heute ist die Antibiotikaresistenz eines der schwersten Probleme der Weltmedizin.

Warum es geschah

Die Entdeckung war zum Teil Glück: eine Schimmelspore, die auf die richtige Platte gefallen war, im richtigen Augenblick, bei der richtigen Temperatur. Aber das Glück half einem vorbereiteten Menschen. Fleming suchte seit Jahren nach Stoffen, die Bakterien töten, ohne dem Menschen zu schaden: Im Jahr 1921 hatte er schon das Lysozym entdeckt, einen antibakteriellen Stoff in Tränen und Schleim.

Das Bedürfnis war enorm. Vor den Antibiotika konnten eine infizierte Wunde, eine Lungenentzündung oder eine Infektion nach der Geburt in wenigen Tagen töten, und die Ärzte hatten sehr wenige Waffen. In den Dreißigerjahren waren die Sulfonamide gekommen, die ersten Mittel gegen Bakterien, aber sie wirkten nur bei einigen Infektionen. Es war der Zweite Weltkrieg mit Millionen Verwundeten, der Regierungen und Industrie antrieb, alles auf das Penicillin zu setzen.

Was sich veränderte

Das Penicillin war das erste in großer Menge verwendete Antibiotikum und veränderte die Medizin. Krankheiten wie bakterielle Lungenentzündung, Syphilis, Scharlach und Wundinfektionen waren nicht mehr oft tödlich. Zusammen mit den Impfstoffen, sauberem Wasser und besserer Ernährung haben die Antibiotika dazu beigetragen, die durchschnittliche Lebenserwartung um viele Jahre zu verlängern.

Nach dem Penicillin suchten die Wissenschaftler nach weiteren von Schimmelpilzen und Bakterien erzeugten Stoffen und fanden viele: Streptomycin gegen die Tuberkulose (1943), die Tetracycline und viele andere Antibiotika. Ohne Antibiotika wären viele Dinge nicht möglich, die wir heute für selbstverständlich halten, wie chirurgische Eingriffe, Transplantationen und Krebsbehandlungen, die die Abwehr des Körpers schwächen.

Heute sind aber einige Bakterien resistent geworden, genau wie Fleming vorhergesehen hatte. Nach einer in der Zeitschrift The Lancet 2022 veröffentlichten Studie verursachten im Jahr 2019 antibiotikaresistente Infektionen weltweit direkt etwa 1,27 Millionen Todesfälle. Deshalb empfehlen die Ärzte, Antibiotika nur zu nehmen, wenn sie der Arzt verschreibt, an allen angegebenen Tagen, und sie nie gegen Viren zu benutzen, etwa die von Schnupfen und Grippe, bei denen sie nicht wirken.

Wichtige Menschen und Orte

Menschen

Alexander Fleming
Schottischer Arzt und Bakteriologe (1881-1955). Er entdeckte 1921 das Lysozym und 1928 das Penicillin; Nobelpreis 1945.
Howard Florey
Australischer Arzt (1898-1968), Leiter der Oxforder Gruppe, die das Penicillin zu einer Medizin machte; Nobelpreis 1945.
Ernst Chain
In Berlin geborener Biochemiker (1906-1979), vor dem Nationalsozialismus geflohen; er erforschte die Chemie des Penicillins; Nobelpreis 1945.
Norman Heatley
Biochemiker aus Oxford: Er erfand das Verfahren, das Penicillin zu gewinnen und zu reinigen.
Dorothy Crowfoot Hodgkin
Englische Chemikerin: Sie entdeckte 1945 mit Röntgenstrahlen die Struktur des Moleküls; Nobelpreis für Chemie 1964.

Orte

St Mary's Hospital, London
Das Krankenhaus, in dem Fleming die Entdeckung machte: Sein Labor ist heute ein kleines Museum.
Universität Oxford
An der Sir William Dunn School of Pathology wurde das Penicillin zu einer Medizin (1939-1941).
Peoria, Illinois (Vereinigte Staaten)
Labor, in dem der richtige Weg und der richtige Schimmel gefunden wurden, um große Mengen herzustellen.

Gut zu wissen

  • Der ergiebigste Schimmel für das Penicillin wurde auf einer verschimmelten Melone vom Markt in Peoria in den Vereinigten Staaten gefunden.
  • Fleming, Florey und Chain erhielten den Nobelpreis für Medizin gemeinsam, im Jahr 1945.
  • Antibiotika wirken gegen Bakterien, aber nicht gegen Viren: Sie helfen nicht bei Schnupfen oder Grippe.
  • Vor dem Penicillin hatte Fleming das Lysozym entdeckt, einen antibakteriellen Stoff in den Tränen.
  • Das Penicillin hindert die Bakterien daran, ihre äußere Wand zu bauen: So platzen sie, wenn sie wachsen.

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