Hans Christian Gram: Der bescheidene Mann hinter der Färbung

Hans Christian Gram erfand einen der folgenreichsten diagnostischen Tests in der Geschichte der Medizin und untertrieb in dem Artikel, in dem er ihn vorstellte, die Bedeutung seiner eigenen Entdeckung. „Ich habe die Methode daher veröffentlicht“, schrieb er, „obwohl ich mir bewusst bin, dass sie noch sehr lückenhaft und unvollkommen ist.“ Hundertvierzig Jahre später nutzen Ärzte auf der ganzen Welt sie noch immer, in ihren wesentlichen Teilen unverändert, bevor sie wissen, welches Antibiotikum sie verschreiben sollen.

Eine Kopenhagener Erziehung zwischen Wissenschaft und Recht

Gram wurde am 13. September 1853 in Kopenhagen, Dänemark, als Sohn von Frederik Terkel Julius Gram, einem Professor für Rechtswissenschaften, und Louise Christiane Roulund geboren. Er fühlte sich schon früh eher zu den Naturwissenschaften als zum Fach seines Vaters hingezogen, erwarb 1871 sein Abitur an der Kopenhagener Metropolitanskolen und arbeitete dann als Assistent des Zoologen Japetus Steenstrup, was ihm eine frühe, praktische Grundlage in Botanik, Pharmakologie und Mikroskopie gab – genau die Kombination von Fähigkeiten, die seine spätere Entdeckung erfordern sollte. Er begann 1878 sein Medizinstudium, verbrachte mehrere Jahre mit Reisen und Studien in ganz Europa und schloss sein Medizinstudium 1883 an der Universität Kopenhagen ab. Auf diesem Weg hatte er bereits Forschungsfähigkeit bewiesen, als er 1882 eine Goldmedaille für seine Arbeit über rote Blutkörperchen bei Patienten mit chlorotischer Anämie gewann.

Eine Entdeckung bei der Arbeit an einem fremden Problem

Der Durchbruch kam fast als Nebenprodukt anderer Forschungen. 1884 arbeitete Gram in Berlin an der Seite des Pathologen Carl Friedländer und versuchte, die mikroskopische Sichtbarmachung von Bakterien im Lungengewebe von Lungenentzündungspatienten zu verbessern. Er trug Kristallviolett (Gentianaviolett) auf Bakterienproben auf, fixierte die Farbe mit einer Jodlösung und wusch das Präparat dann mit Alkohol – und bemerkte, dass einige Bakterien den violetten Farbstoff nach der Alkoholwäsche hartnäckig behielten, während andere ihn vollständig verloren und mit einem rosa Gegenfärbemittel, Safranin, sichtbar gemacht werden mussten. Diese einfache, fast zufällige Beobachtung legte eine grundlegende strukturelle Kluft offen, die durch das gesamte Bakterienreich verläuft: das, was später als Gram-positive Organismen bezeichnet wurde, mit dicken Zellwänden, die den Farbstoff einfangen, und Gram-negative Organismen, mit dünneren Wänden, die ihn freisetzen.

Aufbauend auf Ehrlich, die Kluft erklärend

Gram hat die Anilinfarbstoff-Färbung nicht aus dem Nichts erfunden; er baute auf Techniken auf, die der deutsche Arzt Paul Ehrlich bereits für die Färbung von Gewebe und Bakterien mit Gentianaviolett entwickelt hatte. Spätere Berichte schreiben ihm zu, dass er offen Ehrlich für die Pionierarbeit anerkannte, während er nur die spezifische Abfolge – Kristallviolett, dann Jod, dann eine Alkoholwäsche – als seinen eigenen Beitrag beanspruchte, zu dem er durch empirische Versuche in Friedländers Labor gelangt war, und nicht durch eine Theorie der Bakterienanatomie. Warum seine Abfolge funktionierte, wurde für den Großteil eines Jahrhunderts danach nicht verstanden: Gram-positive Organismen tragen eine dicke Außenwand aus Peptidoglykan, die unter der Alkoholspülung dehydriert, ihre Poren schließt und den Kristallviolett-Jod-Komplex im Inneren gefangen hält, während Gram-negative Organismen eine dünnere Peptidoglykanschicht haben, die von einer äußeren Lipidmembran umhüllt ist, die der Alkohol auflöst, wodurch der violette Farbstoff freigesetzt wird und die Zelle stattdessen das rosa Gegenfärbemittel aufnehmen kann. Gram hatte keinen Zugang zu dieser Erklärung, und allen Berichten zufolge betrachtete er die Unterscheidung, auf die er gestoßen war, nicht als eine große Errungenschaft – nach seiner Rückkehr nach Kopenhagen verfolgte er die Technik nicht weiter und behandelte sie als ein bescheidenes klinisches Werkzeug statt als eine Entdeckung, um die herum es sich lohnte, eine Forschungskarriere aufzubauen.

Ein Test, der das Problem halbiert

Der praktische Nutzen der Unterscheidung war unmittelbar und dauerhaft. Konfrontiert mit einer unidentifizierten bakteriellen Infektion, grenzt eine einzige Gram-Färbung das Feld der Verdächtigen sofort um etwa die Hälfte ein – und trennt zum Beispiel Gram-positive Staphylokokken von Gram-negativen E. coli –, bevor eine Kultur fertig gewachsen ist. In einer Zeit, bevor es überhaupt Antibiotika gab, lieferte diese Klassifizierung Ärzten und Forschern ihre erste zuverlässige strukturelle Karte der Bakterienwelt; als Jahrzehnte später Antibiotika aufkamen, wurde dieselbe Färbung zum schnellsten verfügbaren Wegweiser dafür, welche Medikamentenklasse wahrscheinlich wirken würde, da Gram-positive und Gram-negative Bakterien charakteristisch unterschiedlich auf viele antimikrobielle Wirkstoffe reagieren. Sie bleibt, unverändert in ihren grundlegenden Schritten, Standardpraxis in Krankenhauslaboren weltweit, geschätzt vor allem für ihre Schnelligkeit: Eine Gram-Färbung kann die Wahl eines Antibiotikums Stunden oder Tage leiten, bevor eine Bakterienkultur eine Diagnose bestätigt, auch wenn sie weit weniger spezifisch bleibt als moderne molekulare und genetische Sequenzierungstechniken.

Eine Karriere jenseits der Färbung

Gram baute seine Karriere nicht allein auf der Färbung auf und wandte sich tatsächlich danach weitgehend von der Bakteriologie ab. Er kehrte nach Kopenhagen zurück, um als Arzt zu praktizieren, wurde 1891 Professor für Pharmakologie an der Universität Kopenhagen und wechselte 1900 auf eine ordentliche Professur für Medizin, während er gleichzeitig von 1892 bis 1923 als Chefarzt für Innere Medizin am Königlichen Friedrichs-Hospital tätig war. Er leitete die dänische Arzneibuchkommission von 1901 bis 1921 und veröffentlichte zwischen 1902 und 1909 ein vierbändiges Werk über klinische Pharmakotherapie, das neben einer umfangreichen Privatpraxis zu einem Standardwerk für dänische Ärzte wurde. Er heiratete 1889 Louise I. C. Lohse; sie starb nur elf Jahre später. Trotz seines zurückhaltenden öffentlichen Profils häuften sich die Ehrungen: Ehrenmitgliedschaften in schwedischen und deutschen medizinischen Gesellschaften, ein Ehrendoktortitel der Universität Kristiania (Oslo) im Jahr 1912 sowie das dänische Dannebrog-Komturkreuz und die goldene Verdienstmedaille.

Warum Hans Christian ein Genie genannt wird

Das Argument für Genialität beruht auf einer einzigen, engen und außerordentlich dauerhaften Beobachtung und nicht auf einem breiten Korpus theoretischer Arbeit. Gram war, nach eigener Darstellung oder der seiner Kollegen, kein ungewöhnlich brillanter Theoretiker; seine geäußerte Bescheidenheit über die Unvollkommenheit der Methode wirkt eher authentisch als falsch bescheiden, und er verbrachte den Rest seiner Karriere hauptsächlich in der klinischen Medizin und Pharmakologieverwaltung, anstatt weitere bakteriologische Durchbrüche zu verfolgen – laut mehreren Berichten glaubte er nach seiner Heimkehr nicht einmal, dass die von ihm gefundene Unterscheidung eine weitere Untersuchung wert sei. Was er besaß, war nachweislich ein beobachtendes Genie – die Art, die eine Anomalie bemerkt, die andere Forscher als technisches Versagen abgetan hätten (einige Bakterien ließen sich einfach nicht wie erwartet reinwaschen), und stattdessen erkannte, dass die Anomalie selbst die Erkenntnis war. Das ist eine andere, engere Art intellektueller Begabung als anhaltende theoretische Brillanz: näher an Fleming, der bemerkte, wie Schimmel Bakterien abtötet, als an einem Wissenschaftler, der ein umfassendes Gerüst aufbaut. Die ehrliche Bilanz ist, dass Gram in einer langen medizinischen Karriere, die ansonsten mit routinemäßiger klinischer Praxis und Arzneibuchverwaltung verbracht wurde, genau eine Entdeckung von großer Bedeutung machte – ein Genie einer einzigen, gut getimten Beobachtung statt eines ganzen Lebens voller solcher.

Vermächtnis

Gram ging 1923 in den Ruhestand und verbrachte seine letzten Jahre mit dem Studium der Medizingeschichte, eine passende Wendung für einen Mann, dessen eigener Name bereits dauerhaft in das medizinische Vokabular eingegangen war. Er starb am 14. November 1938 im Alter von 85 Jahren in Kopenhagen und wurde auf dem Assistens-Friedhof der Stadt neben Hans Christian Andersen und Niels Bohr beigesetzt. Seine Urenkelin, Lone Gram, setzt die wissenschaftliche Linie der Familie als Mikrobiologin an der Technischen Universität Dänemark fort. Die Färbung, die seinen Namen trägt, ist weltweit in Kliniken und Krankenhäusern immer noch der erste Test bei einer unidentifizierten Bakterienprobe, ein seltener Fall einer Labortechnik aus dem 19. Jahrhundert, für deren Ersetzung die moderne Medizin nie einen Grund gefunden hat.