Gesunde Böden, gesunde Menschen – neue Wege für die LandwirtschaftWie sich organische Düngung auf die Ausbreitung Antibiotika-resistenter Erreger auswirkt

Was haben Schweinegülle und Regenwurmkot mit öffentlicher Gesundheit zu tun? Das zeigt ein Forschungsprojekt, das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt für fünf Jahre mit 3,4 Millionen Euro gefördert wird. Das von der Universität Ulm geleitete Konsortium TrophicHealth untersucht, wie die organische Düngung von Grünland die Verbreitung von Antibiotika-Resistenzen entlang der Nahrungskette beeinflusst.

Die zirkuläre Landwirtschaft ist eine der nachhaltigsten Formen der Bewirtschaftung von Land. Dabei liefern Nutztiere nicht nur Milch, Fleisch und Eier, sondern auch stickstoffreichen organischen Dünger, der wertvolle Nährstoffe bereitstellt für den Anbau von pflanzlichen Nahrungsmitteln für Mensch und Tier. Das Problem dabei ist: Insbesondere über Schweinegülle aus der intensiven Tiermast können Antibiotikarückstände und fremde Mikroben in das Ökosystem gelangen, die das natürliche Mikrobiom im Boden stören. "Mögliche Folgen sind die Ausbreitung von Mikroben, die schädlich sind für Pflanzen, Tiere oder Menschen", erklärt Professorin Simone Sommer. Die Leiterin des Instituts für Naturschutzgenomik und evolutionäre Ökologie an der Universität Ulm ist Koordinatorin des Konsortiums Trophic Health. Ein Risiko für die öffentliche Gesundheit sind dabei nicht nur zoonotische Krankheitserreger, die sowohl Tiere, als auch Menschen infizieren können, sondern auch die zunehmenden Antibiotika-resistenten Erreger, die nur noch schwer oder gar nicht mehr mit Medikamenten in den Griff zu bekommen sind. Die Ulmer Wissenschaftlerin forscht seit vielen Jahren auf dem Gebiet 'One Health' zur Interaktion zwischen Umwelt und Gesundheit.

Gemeinsam mit ihren Ulmer Kollegen Professor Christian Riedel (Mikrobielle Biotechnologie) und Professor Bork Berghoff (Molekularbiologie und Biotechnologie der Prokaryoten), und Forschenden der Universitäten Regensburg und Gießen sowie dem Robert Koch-Institut und dem Julius Kühn-Institut für Pflanzengesundheit möchte Sommer nun untersuchen, wie sich mikrobiotische Veränderungen in Grünlandökosystemen - ausgelöst durch organische Düngung - auf unterschiedliche Teile des Ökosystems entlang der Nahrungskette auswirken.

"Unser Ziel ist es herauszufinden, wie sich unterschiedliche Düngeregime auf die Belastung von Böden und Gewässern auswirken. Dazu vergleichen wir minimal gedüngte Grünlandflächen mit Flächen, auf denen Schweinegülle aus intensiver, konventioneller Landwirtschaft ausgebracht wird, sowie mit Flächen, die mit Biogas-Vergärresten oder mit Gülle aus extensiver, ökologischer Landwirtschaft gedüngt werden", erläutern Dr. Karoline Jetter und Dr. Kunal Jani. Die beiden Ulmer Forschenden sind maßgeblich an der Koordination und Durchführung des Projektes beteiligt.

Die Testflächen liegen im Raum Münster, rund um Biberach und auf der Schwäbischen Alb. Landwirte aus diesen Regionen haben sich bereiterklärt, entsprechende Grünlandflächen zur Verfügung zu stellen. "Uns ist es wichtig, dass wir die beteiligten Bauern in diesem Projekt breit einbinden", betont Sommer. "Am Ende des Projektes wollen wir Handlungsempfehlungen für die Landwirtschaft erarbeiten und Handreichungen für die Politik erstellen", so die Wissenschaftlerin. Auch hierbei sollen die Landwirte mit einbezogen werden.

Die Auswirkungen unterschiedlicher Düngeregime auf das Ökosystem sollen über die gesamte Nahrungskette hinweg erfasst werden. Untersucht werden Böden, Pflanzen und tierische Lebewesen unter und über der Erde im Hinblick auf Bakterien und andere Mikroben. "Wir analysieren beispielsweise den Kot von Regenwürmern, aber auch von Feldmäusen und Honigbienen", informieren Jetter und Jani. Nach der Untersuchung werden die Tiere wieder in die Freiheit entlassen. Ein weiteres Augenmerk liegt auf der mikrobiellen Belastung von Oberflächenwasser sowie von Abwässern in Kläranlagen.

Wie lassen sich gesunde Böden wiederherstellen?
Methodisch ist das Verbundprojekt äußerst anspruchsvoll. Eingesetzt werden Hochdurchsatzmethoden für die Sequenzierung des Metagenoms der einzelnen Proben sowie Bioinformatik-Ansätze für Big-Data-Analysen der neuesten Generation. Neben der Beschreibung des Ist-Zustandes wird außerdem nach Wegen gesucht, um beschädigte Böden und belastete Gewässer in ihrer Gesundheit wiederherzustellen. Im Fokus steht dabei die Resilienz natürlicher mikrobieller Gemeinschaften. Viele Pflanzen beispielsweise leben in Symbiose mit nützlichen Mikroben, die ihnen helfen, sich vor Krankheitserregern zu schützen. Bei der Regulierung unliebsamer Eindringlinge könnte außerdem der Einsatz antimikrobieller Peptide helfen sowie die Nutzung von Bakteriophagen, also von Viren, die ganz gezielt bestimmte Bakterien befallen. "Unser Forschungsprojekt hilft uns zu verstehen, wie Düngung Antibiotika-Resistenzen beeinflusst und welche Mikroben besonders riskant sind - nur so können wir gezielt gegensteuern", erläutern Christian Riedel und Bork Berghoff.

"Wir hoffen, langfristig einen Weg zu finden, der es möglich macht, intensive Landwirtschaft und hohe Erträge zusammenzubringen mit gesunden Böden und einem geringen gesundheitlichen Risiko für Mensch und Tier", formuliert Simone Sommer den ambitionierten Anspruch des Konsortiums.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Simone Sommer, Leiterin des Instituts für Naturschutzgenomik und evolutionäre Ökologie an der Universität Ulm, E-Mail: simone.sommer(at)uni-ulm.de
Dr. Karoline Jetter, Institut für Naturschutzgenomik und evolutionäre Ökologie, E-Mail: karoline.jetter(at)uni-ulm.de

Informationen im Netz: https://www.gesundheitsforschung-bmftr.de/de/trophichealth-auswirkungen-von-dungung-auf-die-akkumulation-von-amr-und-zoonoseerregern-19403.php

Text und Medienkontakt: Andrea Weber-Tuckermann