How big is E. coli?

Escherichia coli, meist E. coli abgekürzt, ist ein stäbchenförmiges Bakterium, das im Darm von Menschen und Tieren lebt. Eine typische E. coli-Zelle ist etwa 2 Mikrometer lang und etwa 1 Mikrometer breit. Ein Mikrometer ist ein Millionstel Meter. Die meisten Arten von E. coli sind harmlos, manche können jedoch Menschen krank machen.

Größe

E. coli hat die Form eines winzigen Zylinders mit abgerundeten Enden. Biologen verwenden 2 Mikrometer Länge und 1 Mikrometer Breite als Faustregel, gestützt auf viele Jahre an Messungen mit Licht- und Elektronenmikroskopen. Eine Zelle dieser Größe hat ein Volumen von etwa 1 Kubikmikrometer und eine Masse von etwa 1 Pikogramm, einem Billionstel Gramm.

Die Größe hängt davon ab, wie schnell die Bakterien wachsen. Zellen, die nährstoffreichere Nahrung erhalten, wachsen schneller und werden größer. Nach dem Trockengewicht sind Zellen, die sich alle 24 Minuten teilen, fast sechsmal so schwer wie Zellen, die sich alle 100 Minuten teilen. In einer Elektronenmikroskop-Studie waren Zellen, die sich etwa einmal pro Stunde teilten, 1,94–2,72 Mikrometer lang.

Jede Zelle verändert ihre Länge zudem im Laufe ihres Lebens. Sie wird länger und schnürt sich dann in der Mitte durch. Im Durchschnitt beginnt jede neue Zelle bei der Hälfte der Länge, die ihre Mutterzelle vor der Teilung erreicht hatte.

Größenvergleiche

• Etwa 40–50 E. coli-Zellen würden, aneinandergereiht, die Breite eines menschlichen Haares überspannen, das 80–100 Mikrometer breit ist.
• Etwa vier E. coli-Zellen würden, aneinandergereiht, ein rotes Blutkörperchen überspannen, das einen Durchmesser von etwa 7,5 Mikrometern hat.
• Wäre eine E. coli-Zelle auf die Größe einer 1,70 Meter großen Person vergrößert, wäre ein menschliches Haar 68–85 Meter breit.
• Partikel des Riesenvirus Pithovirus sibericum, etwa 1,5 Mikrometer lang, sind etwa drei Viertel so lang wie eine E. coli-Zelle.

Wo E. coli lebt

E. coli kommt an vielen Orten vor, etwa in der Umwelt, in Lebensmitteln, im Wasser und im Darm von Menschen und Tieren. Die meisten Arten sind ein normaler Bestandteil eines gesunden Darms. Dort helfen sie bei der Verdauung, produzieren Vitamine und schützen vor schädlichen Keimen.

Manche Arten verursachen jedoch Krankheiten wie Durchfall, Harnwegsinfektionen und Lungenentzündung. Menschen können sich anstecken, indem sie diese Bakterien über verunreinigte Lebensmittel oder verunreinigtes Wasser aufnehmen oder durch Kontakt mit Tieren oder anderen Menschen.

Wie E. coli wächst und sich bewegt

E. coli vermehrt sich durch Teilung in zwei Zellen, ein Vorgang, der binäre Fission genannt wird. Unter besten Laborbedingungen kann sich eine Population in nur 20 Minuten verdoppeln. Bei diesem Tempo könnte aus einer einzigen Zelle theoretisch in 10 Stunden mehr als eine Milliarde werden.

Die Zelle schwimmt mithilfe von Flagellen, steifen, spiralförmigen Fäden, die über die gesamte Oberfläche verteilt herausragen und sich wie Propeller drehen. Drehen sich die Flagellen in eine Richtung, bündeln sie sich und treiben die Zelle vorwärts. Drehen sie sich in die andere Richtung, spreizen sie sich auseinander, und die Zelle taumelt, wobei sie sich in eine neue Richtung dreht.

Quellen

• How big is an E. coli cell and what is its mass?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
• Cell length (BNID 100001). BioNumbers, Harvard Medical School, citing Grossman, Ron and Woldringh, Journal of Bacteriology, 1982.
• Cell-size control and homeostasis in bacteria. Taheri-Araghi et al., Current Biology, 2015.
• About E. coli Infection. Centers for Disease Control and Prevention, 2024.
• How Microbes Grow. In Microbiology. OpenStax, 2016.
• Unique Characteristics of Prokaryotic Cells. In Microbiology. OpenStax, 2016.
• How big is a human cell?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
• Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. Legendre et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures (BIPM).