Die Idee stammt aus dem Kindergarten. Als Christopher Mason seine Tochter dort abholen wollte, beobachtete er, wie sie und die anderen Kinder sich immer wieder dasselbe Spielzeug schnappten und es weglegten, um es sich dann nacheinander in den Mund zu stopfen. Mason, der als Bioinformatiker an der Cornell University in New York arbeitet, fragte sich: Mit was für Bakterien kommt meine Tochter da eigentlich ständig in Kontakt?

Das war vor sechs Jahren. Dieser Moment damals hat dazu geführt, dass Forscher derzeit in 56 Städten auf sechs Kontinenten mit Wattestäbchen ausschwärmen. In den U-Bahnen von Johannesburg und Paris, in Moskau und Hongkong, Tokio und Sydney suchen Hunderte Wissenschaftler nach den unsichtbaren Mitbewohnern, die in, an und unter uns leben, die uns krank machen und heilen und die wir nicht loswerden, egal was wir tun.

2013 begannen Mason und seine Kollegen, die Bakterienwelt der New Yorker U-Bahn zu untersuchen, dann folgten weitere US-Städte. Nun tun es ihm Forscher auf der ganzen Welt gleich. In São Paulo und in Rio, wo gerade die Olympischen Spiele im Gange sind, erkundet ein Team um den Biomediziner Milton Ózorio Moraes, wie sich die Gemeinschaft der Winzlinge durch solch ein Großereignis verändert. Wie viele Mikroben-Einwanderer kommen von außen in das System, und wie lange können sie sich dort halten? Auf Fragen wie diese kennt bislang noch niemand eine Antwort.

Auf der Haut, im Mund und im Darm trägt jeder Mensch sein eigenes Mikrobenprofil mit sich herum, das Mikrobiom. Es ist zusammengesetzt aus Hunderten verschiedener Arten. Ohne es zu bemerken, verteilen wir es tagtäglich in der Welt. So bildet sich überall ein einzigartes, komplexes Mikrosystem, ein Universum der Mikroben im Universum der Städte.

Masons Forschung steht für eine radikal andere Art, über den Menschen nachzudenken: Die Vorstellung von einem Individuum als eigenständiger und unabhängiger Einheit ist überholt. Unsere Mikrobenwelt ist so unverwechselbar wie ein Fingerabdruck und so überlebenswichtig wie unsere Haut. Ohne Mikroben ist gesundes Leben unmöglich. Dass eine unvorteilhafte Zusammensetzung des Mikrobioms den Menschen krank, dick oder depressiv macht, ist mittlerweile gesichert. Mason, der mit seinen Projekten eine weltumspannende Mikrobenlandkarte erstellen will, bewegt sich also gleichsam als Pionier in einem Paralleluniversum, zu dem sich der Zugang gerade erst öffnet.

Zwei Jahre lang streiften Mason und sein Team durch 468 Stationen der New Yorker Subway, wo sie mit Wattestäbchen drei Minuten lang über die Oberflächen von Sitzbänken, Ticketautomaten und Haltestangen in den Zügen strichen – irritierten Blicken zum Trotz.

Mason sucht nicht nach Details, er will den Blick aufs Ganze. In der sogenannten Metagenomik greift man sich dafür einfach alle Zellen und Zellreste, die man in der Umgebung findet. Anschließend isoliert man das Erbgut, indem man die DNA zerhäckselt und die Millionen Schnipsel am Computer wieder zusammensetzt. Damit können die Spezies bestimmt werden. Und dank der GPS-Daten der beprobten Stationen konnte das Team alle Bakterienfunde in einer New Yorker Karte verzeichnen. Fest steht: Der Mensch reist nicht alleine. 637 verschiedene Spezies konnten die Forscher nachweisen. Etwas weniger als die Hälfte waren Bakterien, daneben fanden die Forscher etwa DNA von Menschen, Nagetieren, Pilzen und Viren. Sogar die genetischen Spuren von Hühnern entdeckte man. Die stammen aber vermutlich von einer Imbissmahlzeit, sagt Mason.

Nur knapp die Hälfte aller Proben konnte er keiner bekannten Spezies zuordnen. Niemand weiß, welche weiteren Winzlinge sich noch in den U-Bahn-Stationen tummeln. Einige der Bakterien können Krankheiten verursachen, die Forscher fanden Milzbrand- und Pesterreger, ebenso Keime mit Antibiotikaresistenz. Trotzdem: Die Mehrheit der Bakterien sind für den Menschen harmlos, andere sogar hilfreich. "Die Bakterien in uns und um uns herum befinden sich in einem Gleichgewicht", sagt der Bioinformatiker Torsten Semmler, der in der Forschungsgruppe für mikrobielle Genomik am Robert Koch-Institut in Berlin arbeitet. "Wir fangen aber erst an zu verstehen, wie der Körper auf die komplexe bakterielle Umwelt reagiert." In Masons aktuellem Projekt MetaSUB (Metagenomics & Metadesign of Subways & Urban Biomes) zieht er mit Wattestäbchen durch die U-Bahnen von Berlin, um Mikroorganismen einzufangen. Das jetzige Experiment läuft noch bis 2020. Es soll helfen zu klären, wie und wo sich welche Bakterien vermehren. "Es gibt viele spannende Fragen, etwa wie ein Krankheitsausbruch die Art und Häufigkeit der Bakterien beeinflusst und ob sich diejenigen in hochfrequentierten Stationen von denen im Umland unterscheiden", sagt Semmler. Die Ergebnisse könnte man in Zukunft in die Stadtplanung mit einbeziehen, etwa wenn über die Belüftung von U-Bahn-Stationen diskutiert wird.

Ein weiteres Ziel ist es, neue Methoden und Standards zu entwickeln, um die Metagenomik für andere Forschungsfragen zu etablieren. Das Bakterienprofil lässt nämlich weitreichende Rückschlüsse zu. Allein aus der gefundenen DNA im New Yorker Stadtteil Bronx konnte Christopher Mason herauslesen, dass in einigen Nachbarschaften mittlerweile vor allem Hispanics leben. Mit einer stündlichen Probenentnahme in der New Yorker Penn Station fand er außerdem heraus, dass sich das Biom ständig ändert, es pulsiert wie die Stadt selbst. Einige Bakterien treffen pünktlich mit den Pendlern ein.

Auch wenn das Projekt merkwürdig erscheint: Bei ersten Expeditionen ins Reich der Mikroben haben Forscher Tausende unbekannter Gene und damit potenzieller Ausgangsstoffe für neue Medikamente gefunden. Christopher Mason glaubt – wie viele seiner Kollegen –, dass in der Welt der Winzlinge ein Schatz liegt. Ihn zu heben wird noch viele Forschergenerationen beschäftigen. Fürs Erste genügen Wattestäbchen und ein Metro-Ticket als Werkzeug.