Selman Waksman: Nobelpreisträger und Entdecker des Streptomycins

1952 erhielt der jüdisch-amerikanische Wissenschaftler Selman Waksman den Nobelpreis für Medizin für seine Entdeckung des Streptomycins, was das erste Antibiotikum gegen Tuberkulose war. Der russisch-stämmige Biochemiker konnte das Antibiotikum isolieren und damit bislang auch weitere tödliche Krankheiten wie Cholera und Typhus stoppen. (JR)

Von Reuven Besitsky

Das kleine Dorf Nowa Pryluka, 30 Kilometer von Winnyzja in der Ukraine entfernt, hier wurde am 20. Juli 1888 in einer religiösen jüdischen Familie ein Junge geboren, der den Namen Selman Abraham erhielt. Das Dorf hatte eine große jüdische Gemeinde (über 2000 Menschen) und hielt sich an jüdische Traditionen, so dass der Junge am achten Tag eine Brit Mila und ein festliches Essen für die Verwandten hatte.

Seine Eltern, Jacob Waksman und Fradia Waksman (geb. London), hatten ein Grundstück gepachtet und führten ein Kurzwarengeschäft. Der Junge zeigte schon früh Interesse an Wissen, war ein neugieriges und aufgewecktes Kind. Seine Kindheit verbrachte Selman am Ufer des Flusses Desna, wo er sich im Sommer mit Gleichaltrigen aufhielt. Wenn er an seine Kindheit zurückdenkt, schreibt er: "Ich rieche immer noch die bezaubernden Gerüche der ukrainischen Steppe".

Für Jakob und Fradia stand eine gute Ausbildung ihres Sohnes ganz oben auf der Liste. Selman absolvierte den örtlichen Kindergarten, wo er Tora und Talmud studierte. Doch seine Mutter war sich der Grenzen einer solchen Ausbildung bewusst, und als der Sohn 10 Jahre alt war, stellte sie Privatlehrer für ihn ein. Mit ihrer Hilfe lernte er gründlich die russische Sprache und Literatur, Geschichte, Mathematik, Geografie, Deutsch und Französisch. Die Mutter spielte eine entscheidende Rolle bei der Erziehung und Bildung ihres Sohnes, sie förderte die Neugierde des Kindes und seinen starken Wissensdrang.

Damals erlebte die Familie eine schreckliche Tragödie: Selmans zweijährige Schwester starb an Diphtherie, und obwohl es Mittel gegen die Krankheit gab, waren sie in dem abgelegenen ukrainischen Dorf unerschwinglich. Als das kleine Mädchen im Sterben lag, weinte im Nebenzimmer ihr neunjähriger Bruder aus Mitleid mit seiner geliebten Schwester und aus Unvermögen, etwas zu tun, um ihr zu helfen. Niemand konnte ahnen, dass Jahre vergehen würden und er Tausende von kleinen Leben retten würde ...

In seinem autobiografischen Buch "Mein Leben mit Mikroben" schreibt Waksman, dass er bereits im Alter von 12 Jahren begann, selbst Unterricht zu erteilen, nachdem er zu Hause eine Schule für arme Kinder aus demselben Dorf organisiert hatte.

 

Schulwechsel und Abschluss

Im Frühjahr 1907 kam er nach Schytomyr, um das Gymnasium zu besuchen und externe Prüfungen abzulegen. Nachdem er die schriftlichen und mündlichen Prüfungen in russischer Literatur und Fremdsprachen bestanden hatte, feierte er im Herzen bereits den Sieg: Es fehlte nur noch die Prüfung in seinem Lieblingsfach, der Geographie. Doch der Prüfer starrte den frechen Juden, der es wagte zu beweisen, dass er das Fach beherrschte, ohne seinen Wohnort zu verlassen, unverblümt an und stellte ihm eine knifflige Frage: "Und sagen Sie mir, junger Mann, welcher Fluss fließt durch Berlin?"

Für Sowjetmenschen der älteren Generation, in deren Gedächtnis sich die Ereignisse des Großen Vaterländischen Krieges erhalten haben, ist es nicht schwer, diese Frage zu beantworten: Wir alle wissen, dass Berlin an der Spree liegt. Aber ein 19-jähriger Junge aus einem ukrainischen Dorf wusste das damals nicht und bekam eine "ungenügende“ Note.

Nach einem erfolglosen Versuch, in das Gymnasium von Schytomyr einzutreten, beschloss Selman, dass nur Odessa seinen unstillbaren Wissensdurst stillen könne. Und hier ist es, das Odessa seiner Träume: "Eine neue Welt und neue Horizonte taten sich vor mir auf. Eine schöne Universität und fünf Gymnasien erfüllten mich mit Hoffnung für die Zukunft". Hier legte er 1909 erfolgreich die Prüfungen für fünf Klassen ab (seine Mutter bemühte sich nicht vergeblich), und im Jahr darauf - für den gesamten Kurs des Gymnasiums. Er beschloss, seine Ausbildung fortzusetzen. Aber wo? Er durfte nicht an allen Universitäten Russlands studieren, denn sein Vater war weder Kaufmann der ersten Zunft noch Arzt.

Die Herrschaft Alexanders II. markierte den ersten Schritt zur Emanzipation einer kleinen Schicht von Juden. Sie durften außerhalb der "sesshaften Linie" leben und ihre Kinder durften an Gymnasien und Universitäten studieren. Doch bekanntlich wurde der Anfang des Weges in die richtige Richtung durch die Ermordung der Zarenfamilie unterbrochen. Unmittelbar nach dem Attentat erschienen in den russischen Zeitungen Artikel mit heftigen Angriffen gegen die Juden; Sie nannten die Ermordung des Zaren "das Werk jüdischer Hände" und deuteten unvermeidliche Pogrome an, denn "nach den Ereignissen vom 1. März ist das Volk beleidigt, verbittert und froh, seine Wut an jemandem auszulassen". Und tatsächlich begannen die Pogrome in Südrussland.

 

Massenflucht aus Russland

Die Pogrome lösten eine Massenflucht von Juden aus Russland aus: Von 1881 bis 1911 wanderten 2 Millionen Juden aus dem Land aus, 1,5 Millionen davon in die USA. Russland trennte sich ohne Bedauern von ihnen, da sie nach den Worten von Nikolaus I. "eher schädlich als nützlich" waren.

Es ist klar, dass die Einwanderer aus Russland in den USA nicht mit Orchester und Blumen empfangen wurden. Sie mussten alle Härten und Entbehrungen von Menschen ertragen, die ihre Heimat verließen und sich in einem anderen Land mit anderen Lebensbedingungen wiederfanden. Dennoch schrieb der Akademiker W. Wernadskij 1913 in seinem Aufsatz über seine Geschäftsreise in die USA und nach Kanada: "Verfolgungen und Pogrome, Verwüstungen und Zwänge zwangen sie (die Juden), mit Tausenden von Familien in die Neue Welt zu ziehen. Und hier, in Amerika, kann man besonders anschaulich sehen, welch große schöpferische Gestaltungskraft Russland durch die wahnsinnige Politik des Antisemitismus in seinen grausamen Formen, die in unserem Lande stattfand, verloren hat. In der Masse der Juden, denen es in der Neuen Welt gut geht und die den nationalen Reichtum des Landes heben, haben wir einen Teil jenes Kapitals verloren, das die Geschichte Russland geschenkt hat und das seine Staatsmänner hätten nutzen sollen... Vielleicht nicht weniger als rein wirtschaftlich hat Russland kulturell verloren, denn die Juden haben nicht nur ihre Hände hierher gebracht - sie brachten auch die Gewohnheit mit, für mehr als nur materiellen Wohlstand zu arbeiten“.

Waksman, und nicht nur er, gehörte zu denen, die sich als "das verlorene Kapital" erwiesen. Ein Jahr nach dem Abitur starb Selmans Mutter - die Haupttriebfeder all seiner Erfolge. Sein Vater heiratete bald darauf erneut, was zu einem Bruch in den Beziehungen zu seinem Sohn führte, der die Entscheidung seines Vaters nicht so schnell akzeptieren wollte. In Abwägung seiner Chancen auf eine Universitätszulassung für einen in der "Sesshaftigkeitszone" lebenden Juden schrieb Selman: "Die Zulassung zu einer russischen Universität war ausgeschlossen. Nach Hause zurückkehren, wo es keine Mutter gab - warum? Was sollte aus mir werden? Ein weiterer Intellektueller ohne Arbeit und ohne Obdach? Juden in Russland leben in ständiger Angst... Es gibt keine Hoffnung für die Zukunft."

Deshalb beschloss er, Russland für immer zu verlassen und in die Vereinigten Staaten zu den Schwestern seiner Mutter zu ziehen.

 

Studium in den USA

Am 2. November 1910 kam Waksman in Philadelphia an, wo er dann weiter zu seinem Cousin Molky auf eine Farm in New Jersey zog. Das Leben auf dem Bauernhof weckte in ihm "den Wunsch, die chemischen und biologischen Mechanismen der Landwirtschaft und ihre Grundprinzipien zu lernen". Molky riet ihm, in die nahegelegene Stadt New Brunswick zu gehen, wo sich die Rutgers University mit ihrer agronomischen Hochschule befand. Im September 1911 wurde Selman Waksman Student am Rutgers College of Agronomy. Er erhielt ein Stipendium und die Möglichkeit, kostenlos zu studieren.

Was die Sprache anbelangt, so war er so gut, dass er einen Artikel in der Zeitschrift The Rural New Yorker mit dem Titel "How I Raise Chickens" (Wie ich Hühner züchte) veröffentlichte und dafür sein erstes Honorar von 10 Dollar erhielt. Von hier aus begann Selmans Aufstieg in den wissenschaftlichen Olymp - den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

In seinem dritten Studienjahr begann Waksman unter J. G. Lipmans Anleitung mit dem Studium der Bakteriologie, noch nicht ahnend, dass er sich damit für den Rest seines Lebens beschäftigen würde. Lipmans Ratschläge und der Austausch mit anderen College-Professoren halfen Selman, sich ernsthaft mit der Untersuchung mikroskopischer Populationen im Boden, ihrer Rolle bei Bodenprozessen und der biochemischen Aktivität von Mikroorganismen zu beschäftigen.

 

Bedeutende Entdeckung

Bei seinen Experimenten fand Waksman zahlreiche Kolonien von Organismen, die zum einen Bakterienkolonien und zum anderen Pilzen ähnelten. Waksman schloss daraus, dass diese Bakterien, die verzweigte, pilzähnliche Zellen bildeten (Aktinomyzeten), eine wichtige Rolle im Bodenleben spielten. Dies war seine erste Bekanntschaft mit Aktinomyzeten, einer damals noch wenig erforschten Gruppe von Mikroorganismen, die für den Rest seines Lebens zum Hauptgegenstand seines wissenschaftlichen Interesses werden sollte. Er wusste jedoch noch nicht, dass sie bei der Entwicklung und Herstellung von Antibiotika eine wichtige Rolle spielen würden. Diese Entscheidung brachte ihm später Weltruhm ein und der Welt eine Waffe gegen die Tuberkulose.

Im Jahr 1915 erhielt Waksman seinen Bachelor-Abschluss und wurde Forschungsassistent an der New Jersey Agricultural Experiment Station. Das folgende Jahr, 1916, war für ihn voller wichtiger Ereignisse: Seine ersten wissenschaftlichen Arbeiten über die Verbreitung von Schimmelpilzen und Actinomyzeten im Boden wurden veröffentlicht; er wurde US-Staatsbürger und erhielt einen Master-Abschluss. Und ein weiteres wichtiges Ereignis ereignete sich in seinem Leben: am 4. August 1916 heiratete er Deborah Mitnick.

Doch während seines Studiums der Aktinomyzeten spürte Selman, dass es ihm an Kenntnissen der Biochemie mangelte, und beschloss, sein Wissen an der University of California in Berkeley zu erweitern. Beeindruckt von den schmeichelhaften Kritiken von Professoren aus Rutgers und dem Artikel "Actinomycetes in Soil" von Waksman, der kurz zuvor in der Zeitschrift Soil Science erschienen war, gewährte ihm die Verwaltung von Berkeley ein Forschungsstipendium. Zwei Jahre lang arbeitete er als Forscher im Labor des Biochemikers T. B. Robertson und besuchte gleichzeitig Vorlesungen in Biochemie, physikalischer Chemie und Mathematik. Auf Anraten von Robertson setzte er seine Studien über Pilze und Actinomyzeten fort.

Im Frühjahr 1918 verteidigte Waksman seine Dissertation und kehrte im Juli 1918 auf Einladung Lipmans an das Agricultural College in Rutgers zurück. Hier hielt er Vorlesungen über Bodenmikrobiologie. Die Vorlesungen, die er fast vier Jahre lang am College hielt, bildeten die Grundlage für eine Monographie über die Anfänge der Bodenmikrobiologie, die 1927 unter dem Titel "Soil Microbiology" veröffentlicht wurde.

Zur gleichen Zeit arbeitete Waksman als Mikrobiologe an einer Versuchsstation in New Jersey. Aufgrund finanzieller Schwierigkeiten kombinierte der junge Wissenschaftler seine Haupttätigkeit am College und an der Versuchsstation mit Arbeiten in Industrielabors.

 

Kampf gegen Tuberkulose

Selman Waksman entwickelt sich sehr schnell zu einem der besten Bodenforscher. Vielleicht hätte er den Rest seines Lebens damit verbracht, Böden mit dem Mikroskop zu untersuchen, doch dann trat die amerikanische Tuberkulosevereinigung an ihn heran: Sie bat ihn zu untersuchen, warum der Kochscher Bazillus im Boden stirbt; das gab Hoffnung auf ein Heilmittel gegen die Krankheit.

Der Wissenschaftler vermutete, dass antagonistische Mikroben für diesen Prozess verantwortlich waren. 1939 beschloss er, ein neues Programm zur Nutzung seiner Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Bodenmikrobiologie für die Behandlung von Krankheiten beim Menschen zu starten. "Ich habe die Erfahrung gemacht, dass Pilze und Actinomyzeten viel wirksamere Quellen für antibakterielle Wirkstoffe sein können als gewöhnliche Bakterien", erklärte er später.

Ein weiterer Grund für sein neues Forschungsprogramm war der Zweite Weltkrieg, "der sich am Horizont abzeichnete", so Waksman, "und der den Bedarf an neuen Medikamenten zur Bekämpfung der verschiedenen Infektionen und Epidemien, die auftreten könnten, diktierte.

Also beschloss er zu prüfen, ob die Tuberkulosebakterien wirklich im Boden sterben. Der erste Labortest bestätigte: Ja, sie sterben. Waksman wiederholte das Experiment - er bedeckte die Kochscher-Bazillen mit Erde, und sie begannen zu verschwinden. Es war klar: Es lag nicht an der Erde, sondern an den Mikroorganismen, die in ihr leben. Aber welche? Um diese Frage zu beantworten und diese Bakterien zu finden, analysierten Waksman und sein ausgewähltes Team in mühevoller Kleinarbeit und über einen langen Zeitraum Zehntausende von Bakterien aus dem Boden, um unter ihnen den Killer des Tuberkelbazillus zu finden.

 

Das Streptomycin wird isoliert

1940 waren die gesuchten Bakterien gefunden - es handelte sich um die von Waksman entdeckten Actinomyzeten, aus denen die Substanz isoliert wurde, die den Kochschen Bazillus abtötete - Actinomycin. Aber nicht alles war so einfach: Zusammen mit dem unheimlichen Bazillus tötete die gewonnene Substanz infizierte Meerschweinchen, die als Versuchstiere verwendet wurden. Die Suche ging weiter, und zwei Jahre später wurde Streptomycin zugewiesen, dessen Indikatoren viel besser waren. Aber der Unterschied zwischen der heilenden und der tödlichen Dosis war so gering, dass jede Fehlkalkulation zum Tod der Versuchstiere führte.

Daraufhin beschloss Waksman, einen Weg zu finden, um die Möglichkeit eines solchen Fehlers auszuschließen, und arbeitete weiter mit Streptomycin. Um keine Zeit zu verlieren, wies er seine Mitarbeiter an, nach einer neuen Form von Streptomycin aus den untersuchten Bakterien zu suchen. Der Durchbruch kam im Jahr 1943. Einer seiner Doktoranden, Albert Schatz, entdeckte schließlich genau das Streptomycin, das Tuberkulosebakterien sowohl in Glasgefäßen als auch in Tieren abtötet. Es muss betont werden, dass Streptomycin in einem von Waksman bereits 1914 isolierten Aktinomyzetenstamm gefunden wurde.

Dank der wissenschaftlichen Forschung von Professor Waksman erhielt die Menschheit 1945 also das erste wirksame Chemotherapeutikum zur Behandlung von Tuberkulose. Wie sich später herausstellte, konnte Streptomycin auch bei der Behandlung von Cholera, Typhus und anderen Krankheiten erfolgreich eingesetzt werden. 1949 wurde in Waksmans Labor ein weiteres aktives Antibiotikum, Neomycin, hergestellt, was erneut die Wirksamkeit der von Waksman entwickelten Ansätze zur Schaffung chemotherapeutischer Arzneimittel bestätigte. Es bedurfte 30 Jahre harter Forschungsarbeit des von Waksman geleiteten Wissenschaftlerteams, bis ein Antibiotikum gegen die äußerst gefährliche Krankheit Tuberkulose und später 43 weitere Arten von Antibiotika gefunden wurden.

 

Nobelpreis und Ehrungen

Für uns ist ein Antibiotikum in erster Linie das Penicillin, das von Alexander Fleming entdeckt wurde. Er entdeckte es weitgehend zufällig, es gelang ihm nicht, eine reine und lagerbeständige Substanz zu isolieren, und Fleming stufte Penicillin nicht als Antibiotikum ein - ein solches Konzept gab es damals noch nicht. Der Begriff "Antibiotikum" wurde erstmals von Dr. Selman Waksman im Zusammenhang mit einem anderen antimikrobiellen Wirkstoff - Streptomycin - eingeführt. Diese Substanz, die zur Bekämpfung der Tuberkulose entwickelt wurde und sich schließlich als wirksam gegen deren Erreger erwies, wurde von Waksman fast zeitgleich mit dem oben beschriebenen "reinen" Penicillin entdeckt. Allerdings erhielt Waksman den Nobelpreis für Medizin für seine Entdeckung sieben Jahre später als Fleming.

1952 erhielt Selman Waksman den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin "für seine Entdeckung von Streptomycin, dem ersten wirksamen Antibiotikum zur Behandlung von Tuberkulose". In einer Rede anlässlich der Preisverleihung sagte Arvid Wahlgren vom Karolinska-Institut: "Im Gegensatz zur Entdeckung des Penicillins durch Professor Alexander Fleming, die weitgehend dem Zufall zu verdanken war, war die Herstellung von Streptomycin das Ergebnis der langen, systematischen und unermüdlichen Arbeit einer großen Gruppe von Wissenschaftlern." Unter Hinweis darauf, dass Streptomycin bereits Tausende von Leben gerettet hat, würdigte Wahlgren den Preisträger als "einen der größten Wohltäter der Menschheit".

Waksman selbst glaubte bis zu seinem Tod 1973 an die Heilkraft der Erde und zitierte aus dem Buch der Weisheit: "G-tt hat die Medizin aus der Erde erschaffen, und er, der Weiseste, wird sie nicht verabscheuen“.

Im Mai 1949 beschlossen die Kuratoren der Rutgers-Universität, das Institut für Mikrobiologie zu gründen und Waksman zu dessen Leiter zu ernennen. Für den Aufbau des Instituts gab der Wissenschaftler einen beträchtlichen Teil der Tantiemen aus, die er für den Entwurf und die Entwicklung von Streptomycin sowie einer Reihe anderer Antibiotika, wie z. B. Neomycin, erhielt.

Im Jahr 1950. wurde Selman Waksman zum Chevalier der Ehrenlegion ernannt. Er erhielt die Ehrendoktorwürde der Universität Lüttich und der Rutgers University und war Mitglied der National Academy of Sciences, der National Research Society, der Society of American Bacteriologists, der American Scientific Soil Science Society, der American Chemical Society und der Society for Experimental Biology and Medicine.

Nach seiner Emeritierung von der Universität im Jahr 1958 schrieb er weiterhin Artikel und hielt Vorträge über Antibiotika in verschiedenen Städten der USA und blieb der führende amerikanische Wissenschaftler auf dem Gebiet der Bodenmikrobiologie. Waksman starb am 16. August 1973 in Woods Hole in Massachusetts.

Am Eingang des akademischen Gebäudes der Universität, in dem Waksman arbeitete, befindet sich eine Gedenktafel mit folgender Inschrift: "Hier, in der Martin Hall, isolierten Selman A. Waksman und seine Studenten Antibiotika, die von Aktinomyzeten produziert werden, von denen das wertvollste Streptomycin ist, das erste wirksame Mittel zur Behandlung von Tuberkulose, Cholera und Typhus. Sie isolierten auch Neomycin, das als wichtigstes antibakterielles Mittel eingesetzt wird. Diese Entdeckungen gehen auf das Forschungsprogramm von Waksman zurück, der Methoden zum Nachweis antimikrobieller Wirkstoffe im Boden entwickelte. Waksman erhielt den Nobelpreis für seine originelle, systematische und erfolgreiche Forschung, die zur Entdeckung von Streptomycin führte."