Escherichia coli, häufig als E. coli abgekürzt, ist ein gramnegatives, fakultativ anaerobes Bakterium, das zur Familie der Enterobacteriaceae gehört. Es handelt sich um einen der am besten untersuchten Mikroorganismen und eine Modellorganismus in der Biologie. E. coli kommt natürlicherweise im Darmtrakt vieler Warmblüter vor, einschließlich des Menschen, wo es einen wesentlichen Bestandteil der normalen Darmflora bildet. Diese Rolle ist von zentraler Bedeutung für die Gesundheit, da E. coli durch die Produktion von Vitamin K beiträgt und bei der Abwehr pathogener Mikroorganismen hilft. Die meisten Stämme von E. coli sind harmlos, jedoch existieren pathogene Varianten, die schwere Krankheiten verursachen können.

Das Bakterium hat eine stäbchenförmige Gestalt und misst typischerweise etwa 2 bis 3 Mikrometer in der Länge. Es ist peritrich begeißelt, was bedeutet, dass es zahlreiche Geißeln besitzt, die eine aktive Bewegung in Flüssigkeiten ermöglichen. Diese Mobilität trägt zur Fähigkeit von E. coli bei, unterschiedliche Lebensräume zu besiedeln und auf Umweltveränderungen zu reagieren. Ein wichtiger Aspekt seiner Biologie ist die Anpassungsfähigkeit: Das Bakterium kann in sauerstoffreichen und sauerstoffarmen Umgebungen leben, indem es entweder auf Atmung oder Gärung zurückgreift, um Energie zu gewinnen.

Ein bedeutendes Merkmal von E. coli ist seine Rolle in der Forschung. Seit der Isolierung durch den deutschen Mikrobiologen Theodor Escherich im Jahr 1885 hat sich das Bakterium zu einem unverzichtbaren Modellorganismus in der Molekular- und Zellbiologie entwickelt. Insbesondere der Stamm E. coli K-12 wird in der Laborforschung verwendet, da er harmlos und leicht manipulierbar ist. Dank seiner einfachen Genetik und schnellen Wachstumsrate hat E. coli maßgeblich zum Verständnis grundlegender biologischer Prozesse wie DNA-Replikation, Genexpression und Stoffwechselwege beigetragen. Das Bakterium war außerdem das erste Prokaryot, dessen Genom vollständig sequenziert wurde, ein Meilenstein, der im Jahr 1997 erreicht wurde.

Pathogene Stämme von E. coli können jedoch erhebliche Gesundheitsrisiken darstellen. Zu diesen gehören enteropathogene (EPEC), enterohämorrhagische (EHEC), enterotoxische (ETEC) und andere Formen, die Durchfallerkrankungen, Harnwegsinfektionen und in schweren Fällen lebensbedrohliche Komplikationen wie das hämolytisch-urämische Syndrom verursachen können. Insbesondere der Stamm E. coli O157
ist für seine Rolle bei lebensmittelbedingten Ausbrüchen bekannt. Diese pathogenen Varianten sind oft durch den Erwerb spezifischer Virulenzfaktoren gekennzeichnet, wie Shiga-Toxine oder Adhäsionsproteine, die es ihnen ermöglichen, menschliche Zellen zu schädigen.

Die ökologische und biotechnologische Bedeutung von E. coli darf nicht unterschätzt werden. In der Umwelt ist das Bakterium ein Indikator für fäkale Kontamination von Wasserquellen, was seine Bedeutung im Bereich der öffentlichen Gesundheit unterstreicht. Biotechnologisch wird E. coli intensiv genutzt, um rekombinante Proteine, einschließlich therapeutischer Enzyme und Insulin, herzustellen. Durch gentechnische Modifikationen kann E. coli zudem für die Produktion von Biokraftstoffen, Biopolymeren und anderen industriell relevanten Stoffen eingesetzt werden.

Zusammenfassend ist Escherichia coli ein vielseitiger und bedeutender Mikroorganismus, der sowohl als unverzichtbares Werkzeug der Wissenschaft als auch als potenzieller Krankheitserreger eine zentrale Rolle spielt. Die Erforschung von E. coli hat unser Verständnis der Biologie revolutioniert und bietet weiterhin wertvolle Einblicke in die komplexen Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und ihrer Umwelt.