Mikrobielle Olympische Spiele: Super-duper Einzeller-Athleten

Sie rennen, sie springen, sie drehen sich, sie schießen. Lernen Sie Organismen kennen, für die körperliche Stärke mehr als nur Sport ist – es geht um Leben und Tod.

Von Amber Dance, 22.01.2026

Im Wintersport rasen Rodler mit über 145 km/h über das Eis, Hockeyspieler lassen den Puck mit 160 km/h übers Eis flitzen und Eiskunstläufer erreichen bis zu 342 Umdrehungen pro Minute. Das ist schnell.

Doch diese menschlichen Leistungen wirken im Vergleich zu den Geschwindigkeitsmonstern der Mikrobenwelt eher blass. In diesen ständigen Wettkämpfen erreichen winzige Jäger und ihre Beute während der Jagd Höchstgeschwindigkeiten. Hungrige Mikroben vollführen erstaunliche Sprünge, um an Nahrung zu gelangen. Andere schleudern Körperteile weg oder dehnen sich mit einer Kraft aus oder ziehen sich zusammen, die Astronauten beim Start kaum spüren. Skifahrerin Lindsey Vonn kann diesen Sprintern nicht das Wasser reichen.

Mikroben vollbringen diese erstaunlichen Leistungen, obwohl sie so winzig sind, dass ihre Umgebung ihnen Widerstand leistet: Eine Mikrobe, die sich durch Wasser kämpft, ist wie ein Skifahrer, der versucht, eine hüfttiefe Strecke in Honig zu durchfahren. Und sie stehen in einem unaufhörlichen evolutionären Wettlauf vor lebensbedrohlichen Herausforderungen. „Die Welt der Mikroben ist kein besonders freundlicher Ort“, sagt Manu Prakash, Bioingenieur und Ozeanograph an der Stanford University und Mitautor eines Artikels über ultraschnelle Mikroben im Annual Review of Microbiology 2025. „Entweder man flieht vor etwas oder man jagt etwas.“

Hier stellt das Knowable Magazine flinke Mikroben vor, die ihre eigenen Medaillen verdienen.

Schnellste Bakterien

Der unangefochtene Geschwindigkeitskönig ist ein eiförmiges Bakterium namens Candidatus   Ovobacter propellens (der Name ist noch inoffiziell, da es von Wissenschaftlern noch nicht vollständig beschrieben oder im Reagenzglas kultiviert wurde). Es wurde in einem halben Meter Tiefe im Sand vor der dänischen Küste entdeckt und nutzt seine 400 schwanzartigen Flagellen, um sich mit bis zu einem Millimeter pro Sekunde fortzubewegen .

Es wäre jedoch unfair, alle Mikroben in einem einzigen Wettlauf gegeneinander antreten zu lassen. Manche sind groß, manche klein, was bedeutet, dass sie unterschiedlichem Widerstand aus ihrer Umgebung ausgesetzt sind. Daher berechneten die Autoren in ihrer Studie die Geschwindigkeit in Körperlängen pro Sekunde.

Für Candidatus O. propellens, ein relativ großes Bakterium mit einem Durchmesser von vier bis fünf Mikrometern, entspricht die Höchstgeschwindigkeit etwa 200 Körperlängen pro Sekunde. Vom Siegerpodest verdrängt wird es von Magnetococcus marinus , einem kugelförmigen Organismus von nur ein bis zwei Mikrometern Durchmesser, der bis zu 500 Körperlängen pro Sekunde zurücklegt. Zum Vergleich: Beim Rodeln, der schnellsten olympischen Wintersportart, erreichen die Athleten Geschwindigkeiten von etwa 25 Körperlängen pro Sekunde.

Das spezielle Exemplar von M. marinus , dessen Geschwindigkeit Wissenschaftler gemessen haben, wurde in einer Flussmündung in Rhode Island isoliert . Als die Forscher ein neues 3D-Mikroskop aufstellten, um diesen Flitzer zu beobachten, überschlug er sich so schnell, dass sie noch Schwierigkeiten hatten, seine Flugbahn zu bestimmen, erinnert sich Damien Faivre, ein interdisziplinärer Wissenschaftler an der Universität Lettlands in Riga.

Nach dem Wechsel zu einem anderen Mikroskop beobachteten Faivre und seine Kollegen, dass sich M. marinus in einer spiralförmigen Bahn fortbewegt, ähnlich wie ein Eiskunstläufer bei einer mehrfachen Drehung. Es bewegt sich mithilfe zweier rotierender Bündel von je sieben Flagellen fort, eines vorne und eines hinten. Die Verfolgung dieser spiralförmigen Bewegung war laut Faivre entscheidend für die Verleihung des Rekords an M. marinus : Als die Wissenschaftler die Geschwindigkeit des Mikroorganismus anhand der zurückgelegten Strecke berechneten, „legte er tatsächlich viel mehr zurück als erwartet.“

Das Bakterium trägt den Namen Magnetococcus, da es eine Kette aus Magnetitkristallen besitzt, die wie ein kleiner Kompass wirkt und ihm hilft, die von ihm bevorzugten sauerstoffarmen Bereiche aufzusuchen. Möglicherweise kann es eines Tages Medikamente in das sauerstoffarme Innere von Tumoren transportieren. In einer Studie brachten Wissenschaftler Dutzende von mit Medikamenten gefüllten Membranbeuteln auf den Bakterien an, injizierten diese Mäusen und lenkten sie mithilfe von Magneten in die Nähe der Tumore. Von dort aus drangen mehr als die Hälfte der Mikroben aufgrund ihrer Vorliebe für niedrigen Sauerstoffgehalt in die Tumore ein .

Schnellste Archaeen

Archaeen bilden eine weitere Domäne der Mikroben, die sich ebenso sehr von Bakterien unterscheiden wie der Mensch, und man nahm einst an, dass sie langsamere Schwimmer seien.

Wissenschaftler widerlegten diese Annahme in einer Analyse aus dem Jahr 2012. Ihr schnellster Organismus, gemessen an der Körperlänge, war Methanocaldococcus villosus , und er konnte es durchaus mit M. marinus aufnehmen . Das rundliche Mikroorganismus mit einem Durchmesser von ein bis zwei Mikrometern, das warme Orte liebt und Methan produziert, erreichte eine Geschwindigkeit von bis zu 468 Körperlängen pro Sekunde.

M. villosus wurde in einer hydrothermalen Quelle nördlich von Island entdeckt. Es nutzt seine über 50 Flagellen nicht nur zum Schwimmen, sondern auch, um sich an Oberflächen wie den Wänden von „Schwarzen Rauchern“, den Schloten um hydrothermale Quellen, anzuheften. Manchmal verwendet es diese Flagellen auch, um sich mit anderen M. villosus -Mikroben zu verbinden.

Diese Geschwindigkeit erzeugt Hitze. Nehmen wir die Eisschnellläuferin Erin Jackson, die 2022 in Peking Gold über 500 Meter in 37,04 Sekunden gewann. Hätte sie ihren 1,65 Meter großen Körper mit etwa 500 Körperlängen pro Sekunde beschleunigt, wäre sie in rund 0,6 Sekunden im Ziel gewesen. Ein menschlicher Athlet hingegen würde bei einer solchen Geschwindigkeit explodieren, erklärt Prakash. Mikroorganismen sind so schnell, weil sie klein sind. Im Verhältnis zu ihrem Volumen haben sie eine größere Oberfläche als größere Organismen und können daher über ihre äußeren Membranen ausreichend Wärme abgeben.

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Schnelle Quetschvorrichtungen

Eiskunstläufer wie Ilia Malinin ziehen die Arme an, um sich schneller zu drehen, doch das Protozoon Spirostomum ambiguum vollführt eine noch extremere Verrenkung. Es kann sich in nur fünf Millisekunden auf weniger als die Hälfte seiner wurmartigen, ein bis vier Millimeter langen Körperlänge zusammenpressen.

Doch S. ambiguum springt oder wirbelt nicht durch das Brackwasser, das es sein Zuhause nennt. Wenn es sich zusammenzieht, presst es Giftstoffe heraus, um sich vor Fressfeinden zu schützen. Prakashs Gruppe berichtete, dass diese blitzschnelle Kontraktion auch einen Flüssigkeitswirbel erzeugt, der benachbarten Zellen signalisiert, dass etwas nicht stimmt . Die Welle, die sich durch die Reaktion jedes Mikroorganismus verstärkt, breitet sich Hunderte Male schneller aus, als die Mikroben schwimmen können. Wie Eishockeyspieler, die zusammenarbeiten, synchronisiert das mikrobielle Team die Giftstoffabgabe.

Beim Zusammenziehen von S. ambiguum erfährt die Zelle Beschleunigungen von bis zu 15 g, was im unteren Bereich dessen liegt, was ein Kampfpilot beim Ausstieg aus einem Flugzeug mit dem Schleudersitz erlebt. Diese Kraft müsste das Zellinnere zerstören; würde Malinin auch nur auf die Hälfte seiner Größe schrumpfen, könnte er wohl nie wieder einen Axel springen. Prakashs Team fand heraus, dass S. ambiguum durch ein Netzwerk eigener Membranen im Inneren geschützt ist, das als Stoßdämpfer dient .

Extremexpander

Während S. ambiguum stark schrumpft, bewirkt Pyrocystis noctiluca das Gegenteil: Dieses im Dunkeln leuchtende Meeresplankton bläht sich in weniger als 10 Minuten auf das Sechsfache seiner Ausgangsgröße auf .

P. noctiluca führt ein Leben mit ständigen Höhenunterschieden und durchläuft dabei auf einer wöchentlichen Wanderung über 50 Meter Höhenunterschied in der Wassersäule. Prakash, der die rasante Zunahme von Mikroben vor Hawaii beschrieb, bezeichnet sie als den „weltbesten Marathonläufer“.

In ihrer oberen Verbreitungszone, etwa 60 Meter unter der Wasseroberfläche, erreicht P. noctiluca einen Durchmesser von 200 bis 700 Mikrometern. Dort nutzt sie Photosynthese, um Energie aus Sonnenlicht zu gewinnen. Sie benötigt aber auch Nährstoffe, die in tieferen Wasserschichten leichter zu finden sind. Daher sinkt sie dank der Schwerkraft auf eine Tiefe von etwa 150 Metern ab, wo sie ihren Zellzyklus vollendet und sich teilt. Fallen diese neugeborenen Zellen jedoch zu tief, können sie die Schwerkraft und den Wasserdruck nicht überwinden, um wieder aufzusteigen. Deshalb vollführen sie ein Manöver, das Prakash und seine Kollegen als „Schleudermanöver“ bezeichnen. Die Mikroben saugen Süßwasser an, wodurch ihre Dichte abnimmt und sie wie Bojen aufsteigen.

Super-Schützen

Unser letzter Blitz unter den Parasiten ist ein Parasit, der Wirtszellen mit einer Art Harpune durchbohrt, die er mit bis zu 300 Mikrometern pro Sekunde abfeuern kann . Anncaliia algerae gehört zur Familie der Mikrosporidien, einer Gruppe mit über 1.700 Arten, die gemeinsam die meisten Tierarten infizieren und Gewässer sowie Lebensmittel verunreinigen. Mehr als ein Dutzend dieser Arten, darunter auch A. algerae , können Menschen infizieren, wobei unklar ist, wie häufig dies vorkommt. Die Infektion kann asymptomatisch oder mild verlaufen und verschiedene Symptome wie Durchfall verursachen. Bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem kann sie tödlich sein.

A. algerae treibt als ruhende, eiförmige Spore von etwa vier Mikrometern Länge umher, in deren Inneren sich der 100 Mikrometer lange Harpunenfortsatz, das sogenannte „Polröhrchen“, eng zusammenrollt. Landet diese Spore in einer geeigneten Umgebung, beispielsweise im Dünndarm eines Menschen, gibt sie ihren Schuss ab. Die Geschwindigkeit des Harpunenfortsatzes könnte ihm helfen, die Schleimschicht der Darmzellen zu durchdringen, vermutet Gira Bhabha, Strukturbiologe an der Johns Hopkins University in Baltimore.

Noch bevor sich die Röhre vollständig entfaltet hat, beginnt das infektiöse Material – laut Bhabha mindestens zwei Sätze Pilz-DNA und möglicherweise die gesamte Zelle – seine Reise durch die Röhre. Obwohl die Röhre nur 100 Nanometer Durchmesser hat und die Zellkerne mit der DNA siebenmal so groß sind, zwängen sie sich irgendwie hindurch und bewegen sich fast so schnell, wie sich die Röhre entfaltet hat.

Mikrosporidien wurden vor über 150 Jahren entdeckt, doch Wissenschaftler rätseln noch immer, wie sie diese physikalischen Kunststücke vollbringen. Bhabha und Prakash vermuten, dass sich die Harpune beim Austritt ausstülpt , ähnlich wie eine Socke, die umgestülpt wird.

Die Erforschung mikrobieller Spitzentiere bedeutet mehr als nur Rekorde zu brechen – es geht darum, die Extreme zu definieren , zu denen Lebewesen fähig sind, sagt Prakash. Diese Organismen existieren in einer völlig anderen Welt als wir und erfahren physikalische Einschränkungen und Möglichkeiten, die wir nicht intuitiv verstehen.

Prakash fügt hinzu, dass die Erkenntnis, dass diese Welt zu neuartigen Erfindungen inspirieren könnte, auch einleuchtend sei; er glaubt, dass das Bremssystem von S. ambiguum auch im menschlichen Maßstab funktionieren könnte.

„Im Extremfall“, sagt er, „liegt immer ein Juwel.“