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The genetic engineering ruling of the European Court of Justice in the summer of 2018 has political repercussions: the European Council, the EU's leading political body, has asked the EU Commission to clarify how "novel genomic techniques" are to be legally classified and regulated in the future. The results of this study are to be presented by April 2021 - including proposals and an impact assessment.

Surprising ruling of the ECJ

Last year, the ECJ came to a surprising decision: All organisms obtained by mutagenesis are considered genetically modified organisms (GMOs) and are subject to the strict regulation of the European Release Directive (2001/18/EC) for genetically modified organisms. This also applies to targeted mutagenesis using the genome scissors called CRISPR-Cas and other tools known as genome editing, with which the genetic material of organisms can be modified and processed much more specifically than before.

Practical questions raised

The EU Council's explanatory memorandum for the request for the investigation states: "The ruling brought legal clarity as to the status of new mutagenesis techniques, but also raised practical questions which have consequences for the national competent authorities, the Union’s industry, in particular in the plant breeding sector, research and beyond. Those questions concern, inter alia, how to ensure compliance with Directive 2001/18/EC when products obtained by means of new mutagenesis techniques cannot be distinguished, using current methods, from products resulting from natural mutation, and how to ensure, in such a situation, the equal treatment between imported products and products produced within the Union."

The Council invites the Commission to submit by 30 April 2021 a study in light of the Court's judgment on the status of novel genomic techniques under Union law and, if necessary, to submit a proposal for new legislation and an impact assessment.

pg/um

Wenn Fabriken und Kommunen Wasser nutzen, wird es meist verschmutzt. Bevor es in die Umwelt zurückgelangen kann, durchläuft es daher in der Regel eine Kläranlage. Doch gerade für kleinere Kommunen stellen Kläranlagen einen erheblichen Kostenfaktor dar. Der Ruhrverband erprobt daher im Sauerland ein neues Verfahren aus den Niederlanden, das durch eine clevere mikrobiologische Reinigung Flächenbedarf, Strombedarf und Betriebsaufwand deutlich verringert.

Alle biologischen Prozesse in einem Becken

Ursprünglich wurde die Kläranlage in Altena auf 52.000 Einwohner ausgelegt – heute leben dort noch knapp 20.000 Menschen. Die Anlage soll deshalb neu geplant werden. Bislang erfolgte diese nach dem Belebungsverfahren. Im Faulbehälter wird der Schlamm anaerob stabilisiert, dann maschinell entwässert und anschließend einer thermischen Verwertung zugeführt. Künftig will die Kommune für die biologische Reinigung auf das Nereda-Verfahren setzen. Während die reinigenden Mikroorganismen normalerweise Flocken bilden, ordnen sie sich bei diesem Verfahren zu kugelförmigen Granulen an. Der Clou: Im Inneren der Granulen laufen die sauerstoffempfindlichen anaeroben Reinigungsprozesse ab, in ihren äußeren Bereichen die aeroben Prozesse, die auf Sauerstoff angewiesen sind. Auf diese Weise kommt die Kläranlage ohne bewegliche Teile im Becken und ohne zusätzliches Nachklärbecken aus.

Energie, Fläche, Chemikalien und Arbeit einsparen

Neben der Flächeneinsparung hat die Methode weitere Vorteile: Es ist äußerst robust, und der Wartungsbedarf sehr gering. Gesteuert und überwacht wird die Anlage dank moderner Mess- und Regeltechnik aus der Ferne. Die nötige Energie ist um rund 30% geringer als bei herkömmlichen Alternativen, was in Altena zu einer jährlichen CO₂-Einsparung von 7,6 Kilogramm pro Einwohner fführen würde. Und durch eine weitgehend biologische Phosphatfällung, mit der der wertvolle Rohstoff zurückgewonnen wird, können drei Viertel des sonst nötigen chemischen Fällmittels eingespart werden.

Pilotprojekt testet Einhaltung der Grenzwerte

Insgesamt betreibt der Ruhrverband für seine Mitglieder über 60 Kläranlagen in Nordrhein-Westfalen und reinigt dort die Abwässer von mehr als zwei Millionen Menschen und zahlreichen Gewerbebetrieben. Das Pilotvorhaben soll beweisen, ob das Nereda-Verfahren auch den besonders strengen Grenzen der Überwachungswerte in Deutschland gerecht werden kann. Bislang ist die Methode nur in Ländern im Einsatz, die höhere Grenzwerte haben oder Mittelwerte der Kontrollen heranziehen. Das Bundesumweltministerium fördert das Pilotprojekt mit rund 1,4 Mio. Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm.

bl

When factories and municipalities use water, it is usually polluted. Before it can be returned to the environment, it usually passes through a sewage treatment plant. However, sewage treatment plants represent a considerable cost factor, especially for smaller municipalities. The Ruhrverband is therefore testing a new process from the Netherlands in the Sauerland region that uses smart microbiological cleaning to significantly reduce space requirements, electricity consumption and operating costs.

All biological processes in one basin

Originally, the wastewater treatment plant in Altena was designed for 52,000 inhabitants - today just under 20,000 people still live there. The plant is therefore scheduled to be redesigned. So far, this has been done using the activated sludge process. In the digester, the sludge is anaerobically stabilized, then mechanically dewatered and then sent for thermal recycling. In future, the municipality plans to use the Nereda process for biological purification. While the cleaning microorganisms normally form flakes, in this process, they arrange themselves into spherical granules. The oxygen-sensitive anaerobic purification processes take place inside the granules and the aerobic processes, which depend on oxygen, take place on the outside. In this way, the treatment plant does not need any moving parts in the tank and no additional secondary clarifier.

Saving energy, space, chemicals and labour

In addition to saving space, the method has other advantages: It is extremely robust and requires very little maintenance. Thanks to modern measuring and control technology, the system is controlled and monitored remotely. The required energy is around 30% lower than with conventional alternatives, which would lead to an annual CO2 saving of 7.6 kilograms per inhabitant in Altena. And in addition, three quarters of the chemical precipitant can be avoided.

Pilot project tests compliance with limit values

The Ruhrverband operates more than 60 sewage treatment plants in North Rhine-Westphalia and treats the wastewater of more than two million people and numerous commercial enterprises there. The pilot project is intended to prove whether the Nereda process can also meet the particularly strict limit values in Germany. So far, the method has only been used in countries that have higher limit values or use mean values of the controls. The Federal Environment Ministry is funding the pilot project with around 1.4 million euros from the Environmental Innovation Programme.

bl/um

Wie entwickeln sich Automatisierung und Autonomisierung in der Landwirtschaft? Dieser Frage sind Forscher des Fraunhofer-Instituts für Experimentelles Software Engineering (IESE) gemeinsam mit der Kleffmann-Gruppe nachgegangen. Das Ergebnis: Die Feldarbeit wird immer autonomer. Damit steigt auch die Flächeneffizienz, und die Umweltbelastungen sinken.

Zuerst in Europa und Nordamerika

Die Wissenschaftler haben für ihre Analyse zahlreiche Experten befragt und aus deren Einschätzungen Szenarien für die Zeit bis 2045 entwickelt. Für rein menschengesteuerte Maschinen sagt die Untersuchung praktisch keine Weiterentwicklung mehr voraus. Systeme, in denen heute schon Software die menschlichen Nutzer unterstützt, werden hingegen zunehmend autonomer bis hin zu vollautonomen Feldmaschinen, die schließlich selbst ihre Arbeitspläne erstellen. Getrieben wird diese Entwicklung vor allem durch den europäischen und den nordamerikanischen Markt.

Bodenverdichtung vermeiden

Die Studie sieht jedoch deutliche Unterschiede in der Autonomisierung zwischen den einzelnen Aufgaben im Verlauf eines Anbaujahres. Schritte, die eine hohe Zugleistung der Maschinen erfordern und bislang eine hohe Bodenverdichtung zur Folge haben – Bodenbearbeitung und Gülle-Ausbringung –, dürften künftig autonom erfolgen, um durch optimierte Routen den Einfluss auf den Boden zu minimieren. Ähnliches prognostiziert die Studie für den Transport der Ernten.

Individuelle Behandlung der Pflanzen

Wichtig wird die Autonomie außerdem für alle Schritte, die sich dadurch optimieren lassen, dass sie einzelne Pflanzen oder Teilflächen individuell behandeln: Saatgut, mechanische Unkrautbekämpfung, mineralische Düngung und Pflanzenschutz. Das führt nicht nur zu einer optimierten Flächenleistung. Auch der Bedarf an Dünge- und Pflanzenschutzmitteln ist geringer. Durchgeführt werden diese Aufgaben der Studie zufolge teils durch autonome Maschinen, teils durch vernetzte Roboterschwärme. Für Reihenkulturen wie Mais und Zuckerrüben existieren erste derartige Lösungen bereits.

Langsamer Verlauf der Autonomisierung

Nicht zuletzt wegen der Kosten und Abschreibungsdauer der Feldmaschinen erwarten die Experten, dass sich die Autonomisierung eher langsam ausbreitet. Unterschiede dürften dabei auch durch die Rahmenbedingungen der jeweiligen Regionen und die Feldgrößen der jeweiligen Landwirte bedingt sein.

bl

Das Bundesforschungsministerium unterstützt unter anderem mit der Fördermaßnahme „Nutzpflanzen der Zukunft" die Erforschung neuer Methoden und Werkzeuge für die Pflanzenzüchtung. Im Projekt „CROpto" nimmt ein Team um Dag Heinemann vom Laser Zentrum Hannover die Kartoffel ins Visier. Mithilfe kurzer Laserimpulse wollen die Forscher die Moleküle der Genschere CRISPR-Cas schonend in Pflanzenzellen bugsieren und so die Züchtung neuer Sorten beschleunigen und transgenfrei machen.

Wenn Phytoplankton – einzellige Algen – stirbt, bleibt in dessen Zellen unter anderem Glycolsäure zurück, die marine Mikroorganismen als Nahrung verwenden. Global betrachtet summiert sich diese Glycolsäure zu einem Gewicht von rund einer Milliarde Tonnen pro Jahr. Wie es mit dem Kohlenstoff aus der Glycolsäure im Stoffwechsel der Mikroorganismen weitergeht, war bislang unbekannt, spielt aber eine wichtige Rolle, um Modelle des Kohlenstoffkreislaufs weiter zu präzisieren. Mikrobiologen der Max-Planck-Institute für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und für marine Mikrobiologie in Bremen haben dieses Puzzleteil nun eingefügt.

Vergessener Stoffwechselweg wiederentdeckt

Im Fachjournal „Nature“ berichten die Forscher von einem vor rund 50 Jahren entdeckten, seitdem aber nicht weiter untersuchten Stoffwechselweg, dem β-Hydroxyaspartat-Zyklus. „Beim Betrachten des Weges fiel mir auf, dass er effizienter sein müsste als der bisher für den Abbau der Glycolsäure angenommene Prozess, und ich fragte mich, ob dieser Stoffwechselweg nicht vielleicht mehr Bedeutung besitzen könnte, als ursprünglich angenommen“, berichtet Erstautor Lennart Schada von Borzyskowski.

Enzymuntersuchungen bestätigen Glycolsäureabbau

Zunächst entschlüsselte der Forscher, welche Gene und damit welche Enzyme an dem vergessenen Stoffwechselweg beteiligt sind. Die von den vier Enzymen katalysierten Reaktionen ergaben einen eleganten Kreislauf, durch den der Kohlenstoff der Glycolsäure ohne Verlust von CO₂ zirkuliert werden kann. „Nun ging es darum, das Vorkommen und die Aktivität dieser Gene im marinen Lebensraum und ihre ökologische Bedeutung nachzuweisen,“ erläutert Tobias Erb vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie. Gemeinsam mit seinen Kollegen aus der marinen Mikrobiologie machte das Team sich auf die Suche nach marinen Mikroorganismen, die über die Gene für diesen Stoffwechselweg verfügen.

Dominanter Abbauweg in den Meeren

In weiten Teilen der Weltmeere wiesen die Forscher nach, dass Mikroorganismen diesen Stoffwechselweg verwenden, um Glycolsäure aus Plankton abzubauen. Tatsächlich war dieser Abbauweg sogar im Durchschnitt 20-mal häufiger als andere bisher angenommene Abbauwege. „Obwohl sie selbst nur Mikrometer klein sind, bestimmen sie durch ihre schiere Anzahl und ihre hohe Stoffwechselrate maßgeblich den Energiefluss und den Umsatz von Biomasse in den Weltmeeren“, beschreibt Erb die Bedeutung der marinen Mikroorganismen.

Kohlenstoffkreislauf neu bewerten

„Die Entdeckung der Marburger Kolleginnen und Kollegen stellt unser bisheriges Verständnis zum Schicksal der Glycolsäure auf den Kopf“, resümiert Meeresforscher Rudolf Amann, Direktor am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie. „Unsere Daten zeigen, dass wir den Kreislauf von Milliarden Tonnen Kohlenstoff in den Weltmeeren neu bewerten müssen.“

bl

Erst im Frühjahr vergangenen Jahres hatte die Europäische Investitionsbank (EIB) ein Darlehenspaket über 400 Mio. Euro geschnürt, um private Investoren zu motivieren, Innovationen in Bioökonomie und Landwirtschaft europaweit stärker zu unterstützen. Nun zeigt eine der weltgrößten Förderbanken erneut Flagge für mehr Nachhaltigkeit: Bis Ende 2021 will die EIB die Vergabe von Darlehen für Projekte stoppen, die sich rund um Kohle, Erdöl und Erdgas drehen. Die betroffenen Industriezweige stehen damit vor großen Herausforderungen. Nach Angaben der EIB wurden seit 2013 insgesamt 13,4 Mrd. Euro an Krediten für solche Projekte vergeben.

Bekenntnis zu Klimainvestitionen

„Wir werden die ehrgeizigste Strategie für Klimainvestitionen aller öffentlichen Finanzinstitute auf den Weg bringen”,  erklärt der Präsident der EIB, Werner Hoyer. Der Investitionsfokus im Bereich Energie werde nun auf Energieeffizienz, kohlenstoffarmen Technologien und Netzverbesserungen liegen. Der Strategieschwenk wurde von der EIB initiiert, musste aber von den EU-Ländern bewilligt werden. Im Vorfeld der Abstimmung Mitte November war offen, ob es unter den Mitgliedstaaten der EU dafür eine Mehrheit gibt. Auch die Haltung Deutschlands dazu war unklar. Letztendlich stimmten Deutschland und weitere 17 Länder dafür.

WWF lobt Initiative

Von der Nichtregierungsorganisation WWF gab es ein Lob für diese Initiative und die Aufforderung, dass nun auch andere öffentliche und private Banken sich zu solch einer Politik bekennen sollten. Kritisch sieht der WWF allerdings, dass Gas-Infrastrukturen, die für sogenanntes grünes Gas genutzt werden können, vom Kreditstopp ausgenommen sind. Unter dem Namen Power-to-Gas (P2G) gibt es eine Reihe von Ansätzen – darunter auch einige aus der Biotechnologie –, die mit nachhaltig gewonnenem Strom grünes Gas erzeugen. Laut WWF steckten diese aber noch in den Kinderschuhen. Die Organisation befürchtet, dass die Erdgasindustrie grünes Gas als Vorwand nimmt, um sich Geld von der EIB für das Standardgeschäft zu sichern.

Die EIB ist eine der größten Förderbanken weltweit. 2018 gab sie Darlehen im Wert von 55,6 Mrd. Euro aus. Zu den Empfängern gehörten in den vergangenen Jahren auch viele Biotech-Firmen wie Apeiron, Biofrontera, F2G, Indivumed und Jennewein.

ml/bb

Just last spring, the European Investment Bank (EIB) put together a 400 million euro loan package to motivate private investors to give greater support to innovation in the bioeconomy and agriculture across Europe. Now, one of the world's largest development banks is once again demonstrating its commitment to sustainability: from the end of 2021, the EIB intends to stop lending to projects centred around coal, petrol and natural gas. The industries affected are thus facing major challenges. According to the EIB, a total of EUR 13.4 billion in loans has been granted for such projects since 2013.

Commitment to climate-friendly investments

"We will launch the most ambitious climate investment strategy of any public financial institution anywhere," says EIB President Werner Hoyer. The energy investment focus will now be on energy efficiency, low carbon technologies and network improvements. The strategic shift was initiated by the EIB but had to be approved by EU countries. In the run-up to the vote in mid-November, it was unclear whether there was a majority in favor among the EU member states. Germany's position was also unclear. In the end, Germany and 17 other countries voted in favor.

WWF praises initiative

The NGO WWF praised this initiative and called on other public and private banks to commit themselves to such a policy. However, the WWF is critical of the fact that gas infrastructures that can be used for so-called green gas are exempt from the credit freeze. Under the name Power-to-Gas (P2G), there are a number of approaches - including some from the field of biotechnology - that use sustainably produced electricity to generate green gas. According to the WWF, however, these are still in their infancy. The organisation fears that the natural gas industry will use green gas as a pretext to secure money from the EIB for its standard business.

The EIB is one of the largest production banks in the world. In 2018, it issued loans worth 55.6 billion euros. Recipients in recent years have included many biotech companies such as Apeiron, Biofrontera, F2G, Indivumed and Jennewein.

ml/bb/um

Sie gleichen einem wirren Geflecht aus Ästen und scheinen nicht besonders stabil zu sein: die lebenden Brücken in Indien. Doch die hängenden Gebilde aus Luftwurzeln des Gummibaumes Ficus elastica haben so manchen Monsun in den vergangenen Jahrhunderten überstanden, wo selbst Konstruktionen aus Stahlbeton versagten. Ferdinand Ludwig von der Technischen Universität München ist daher überzeugt, dass die moderne Architektur, vor allem mit Blick auf klimafreundliche Städte, von dieser alten Bautechnik lernen kann. „Solche stabilen Brücken aus ineinander verschlungenen Wurzeln können mehr als 50 Meter lang und mehrere Hundert Jahre alt werden“, berichtet Ludwig.

Gemeinsam mit Botaniker Thomas Speck von der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg analysierte Ludwig 74 solcher lebenden Brücken in Indien. Um den Bauprozess besser zu verstehen, sprachen sie mit Brückenbauern vor Ort, machten Fotos von den Konstruktionen und erstellten daraus 3D-Modelle, um einen Überblick über die komplexe Wurzelstruktur zu gewinnen. Darüber hinaus kartierte das Team die Brücken erstmals.



Hochkomplexe Strukturen mit hoher Stabilität

„Üblicherweise beginnt der Bauprozess mit einer Pflanzung: Wer eine Brücke plant, pflanzt einen Setzling des Ficus elastica an einem Flussufer oder am Rand einer Schlucht ein. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ihres Wachstums entwickelt die Pflanze Luftwurzeln“, erläutert Speck. Diese Luftwurzeln werden dann um Bambusstangen oder Palmenstämme geschlungen, horizontal über den Fluss geleitet und am anderen Ufer wieder eingepflanzt. Selbiges geschieht mit kleineren Tochterwurzeln. Auch sie werden in die bestehende Struktur eingearbeitet. Durch das stetige Pflanzenwachstum und verschiedene Schlingtechniken würden die Wurzeln des Gummibaumes hochkomplexe Strukturen bilden, die den Brücken eine große mechanische Stabilität verleihen, berichten die Forscher.

Mechanische Belastung treibt Wurzelwachstum an

Der Gummibaum mit seinen speziellen Eigenschaften spielt dabei eine wichtige Rolle. „Die Wurzeln reagieren auf mechanische Belastungen mit einem sekundären Wurzelwachstum“, erklärt Speck. „Bei Verletzungen kommt es zur sogenannten Überwallung und Kallusbildung, ein Prozess, den man auch vom Wundverschluss bei Bäumen kennt. So können sich zum Beispiel zwei Wurzeln, die zusammengepresst werden, miteinander verbinden und verwachsen.“

Beispiel für vorausschauendes Bauen

Diese spezielle Art des Brückenbaus kann mitunter Jahrhunderte dauern und Generationen beschäftigen. Denn diese Brücken werden von Einzelpersonen, Familien oder auch mehreren Dorfgemeinschaften gebaut und instandgehalten. „Die Brücken sind ein einmaliges Beispiel für vorausschauendes Bauen. Davon können wir viel lernen: Wir stehen heute vor Umweltproblemen, die nicht nur uns betreffen, sondern vor allem nachfolgende Generationen. Dieses Thema sollten wir angehen wie die Khasi“, sagt Ludwig. Als Architekt setzt Ludwig seit langem auf lebende Pflanzen als Baumaterial. Er hat den Begriff der Baubotanik geprägt.

bb

Sie sehen aus wie zwei große Kühlschränke und stehen eingerahmt von frischen Kräutern im Supermarkt. Doch – noch – lassen sich die Türen der Schränke nicht von den Kunden öffnen. Denn was dort in Berlin und inzwischen auch in weiteren deutschen und europäischen Städten in den Supermärkten steht, sind hydroponische Farmen des Start-ups Infarm. Was daraus erntereif ist und außerhalb der Schränke in den Verkauf kommt, entscheiden die Mitarbeiter. Willkommen in der Landwirtschaft der Zukunft.

Landwirtschaft in die Stadt holen

„Vertikales Indoor-Farming“ nennt Infarm das Prinzip, das die Landwirtschaft in die Stadt holt. Vor rund fünf Jahren hatten die Gründer die Idee dazu. Von November 2016 bis April 2018 förderte die EU das junge Unternehmen im Rahmen des Horizon-2020-Programms als SME-Projekt mit rund 2 Mio. Euro, verhalf der Technologie zur Marktreife und dem Start-up zum Durchstarten.

„Zu Beginn der Förderung hatten wir einen Prototypen und unser erstes erfolgreiches Projekt mit der Metro“, erinnert sich CFO Martin Weber. „Mit den heutigen Farmen waren die Prototypen aber kaum zu vergleichen.“ Das Prinzip ist dennoch geblieben: In standardisierten Glasschränken wachsen auf mehreren Ebenen Pflanzen jeder Wachstumsphase, deren Wurzeln von Wasser umspült und so mit Nährstoffen versorgt werden. Individuelle Beleuchtung und optimierte klimatische Bedingungen sorgen für ein bestmögliches Wachstum.

95% weniger Wasser, 75% weniger Dünger

Die Idee des vertikalen Indoor-Farmings ist – neben der Frische – vor allem eine ökologische: Der Flächenverbrauch wird verringert und die Böden sowie das Grundwasser werden nicht belastet. Weil das Wasser zirkuliert wird, sinkt der Wasserverbrauch um 95%, und gegenüber einem Anbau im Boden benötigen die Pflanzen 75% weniger Dünger, erläutert Weber. Ein riesiger Vorteil ist zudem der ersparte Transportweg: „Die Pflanzen wachsen dort, wo sie verkauft werden“, betont der CFO. Wichtig ist ihm außerdem: Die Verbraucher zahlen am Ende nicht mehr als für Pflanzen, die konventionell in Gewächshäusern erzeugt wurden – häufig in Übersee. „Wir wollen nicht für das oberste Prozent produzieren, sondern die wachsende Weltbevölkerung ernähren“, gibt Weber das Ziel vor.

Die Suche nach neuen Wirkstoffen zu Herstellung von Antibiotika läuft auf Hochtouren. Eine vielversprechende Quelle ist das Meer. Hier siedeln viele Mikroorganismen, die das Potenzial haben, Antibiotika zu produzieren. Mit der marinen Bakterienabteilung Planctomycetes hat ein internationales Forscherteam nun eine neue Wirkstoffquelle ausgemacht. Erste Analysen deuten darauf hin, dass diese bisher wenig beachteten Mikroorganismen tatsächlich Antibiotika produzieren können. Die Studie, an der ein Team um Christian Jogler von der Friedrich-Schiller-Universität Jena beteiligt war, ist im Fachjournal Nature Microbiology erschienen.

Komplexe Lebensweisen fördern bakterielle Antibiotikaproduktion

Viele Antibiotika sind Naturstoffe, die von Mikroben hergestellt werden. Doch diese Fähigkeit ist unter den Bakterien verschieden ausgeprägt. „Sie ist vor allem in Mikroorganismen mit komplexen Lebensweisen zu finden, einer ungewöhnlichen Zellbiologie und großen Genomen“, erklärt Mikrobiologe Christian Jogler. „Solche Organismen produzieren antibiotische Verbindungen und setzen sie im Kampf um Nährstoffe und Lebensräume gegen andere Bakterien ein.“

79 neue Planctomyceten in Reinkultur

Von Planctomycetes war bekannt, dass sie mit anderen Gemeinschaften um Lebensraum und Nährstoffe konkurrieren. Das Team um Jogler hat daher mit Tauchrobotern und Tauchern an zehn Orten im Meer gezielt nach den potenziellen Antibiotikaproduzenten gesucht – und wurde fündig. Aus den Proben konnten die Wissenschaftler 79 neue Planctomyceten in Reinkultur bringen. „Zusammen bilden diese Reinkulturen 31 neue Gattungen und 65 neue Arten“, ergänzt Sandra Wiegand, die Erstautorin der Studie. Im Labor wurden die neuen Reinkulturen mit bioinformatischen und mikroskopischen Methoden erstmals funktionell charakterisiert und einem Wirkstoff-Screening unterzogen.

Zellteilung bei Planctomyceten verläuft anders

„Die Ergebnisse dieser Analysen belegen, dass die neu gewonnenen Planctomyceten außergewöhnlich komplexe Lebensweisen besitzen und über das Potenzial verfügen, neue Antibiotika produzieren zu können“, so Wiegand. Ein Teil ihrer bioinformatischen Analysen konnte bereits in der aktuellen Studie auch experimentell bestätigt werden. Die Zellbiologie der isolierten Planctomyceten ergab, dass sie sich anders „als alle kritischen pathogenen Bakterien“ teilen, und dass auch der Mechanismus der Zellteilung anders verläuft. Mit der Studie zeigen die Forscher insbesondere, dass selbst vermeintlich „unkultivierbare“ Bakterien in Reinkultur gewonnen und charakterisiert werden können.

Die Forscher sind überzeugt, dass sich viele Aspekte ihrer Arbeit auf andere potenzielle Antibiotikaproduzenten übertragen lassen. „Die Hypothesen-getriebene Kultivierung und ganzheitliche Charakterisierung ist zwingend erforderlich, um wirklich Neues zu entdecken und neue therapeutische Wege zu ermöglichen“, betont Jogler. An der Studie waren neben deutschen Forschern Wissenschaftler aus Norwegen, den Niederlanden, Portugal, Spanien und den USA beteiligt.

bb

The search for new active ingredients for the production of antibiotics is going strong. A promising source is the sea. Many microorganisms that have the potential to produce antibiotics settle here. With the marine phylum Planctomycetes, an international team of researchers has now identified a new source of active substances. Initial analyses suggest that these microorganisms, which have so far received little attention, are actually able to produce antibiotics. The study, which was carried out by a team led by Christian Jogler from the Friedrich Schiller University in Jena, was published in the journal Nature Microbiology.

Complex lifestyles promote bacterial antibiotic production

Many antibiotics are natural substances produced by microbes. But this ability is different among bacteria. "Talented producers are primarily microorganisms with complex lifestyles, an unusual cell biology and large genomes," explains microbiologist Christian Jogler. "Such organisms produce antibiotic compounds and deploy them in the fight against other bacteria for nutrients and habitats."

79 new planctomycetes in pure culture

Planctomycetes were known to compete with other communities for habitat and nutrients. The team around Jogler therefore used diving robots and divers to search for potential antibiotic producers at ten locations in the sea - and found what they were looking for. From the samples, the scientists were able to create pure cultures of 79 new planctomycetes. "These pure cultures together represent 31 new genera and 65 new species," adds Sandra Wiegand, first author of the study. In the laboratory, the new pure cultures were functionally characterized using bioinformatic and microscopic methods for the first time and subjected to an active substance screening.

Cell division in Planctomycetes is different

"The results of these analyses show that the newly obtained Planctomycetes have extraordinarily complex lifestyles and have the potential to produce new antibiotics," said Wiegand. Some of Wiegand's bioinformatic analyses have already been experimentally confirmed in the current study. The cell biology of the isolated Planctomycetes showed that they divide in a different way from "all other important pathogenic bacteria" and that the mechanism of cell division is also different. With the study, the researchers show in particular that even supposedly "non-cultivable" bacteria can be obtained and characterized in pure culture.

The researchers are convinced that many aspects of their work can be transferred to other potential antibiotic producers. "Hypothesis-driven cultivation and holistic characterisation are essential for discovering something really new and opening up new therapeutic avenues," stresses Jogler. In addition to German researchers, scientists from Norway, the Netherlands, Portugal, Spain and the USA participated in the study.

bb/um

„Die Synthetische Biologie hat in Deutschland einen schweren Stand“, sagt Nicolas Krink von der Deutschen Gesellschaft für Synthetische Biology (GASB). Gegenüber bioökonomie.de zeigte er sich aber zuversichtlich, dass sich das aktuell ändert: „Wir haben sehr dafür geworben, dass die neue Branchenmesse Synbio Markets nach Berlin kommt  – und nicht nach Paris oder Kopenhagen.“ Beim Veranstalter Bio Market Insight traf Krink auf offene Ohren, denn die Premiere der Synbio Markets fand Mitte November tatsächlich in Berlin statt. An zwei Tagen konnten die rund 200 Besucher im ewerk in Berlin-Mitte jeden treffen, der in der Synthetischen Biologie Rang und Namen hat.

Internationale Experten in Berlin versammelt

Sowohl die Sprecher als auch die Teilnehmer kamen aus der ganzen Welt – von den USA und Kanada über die Niederlande, Frankreich und Dänemark bis hin zu Japan. Aus den USA waren die Branchenführer Twist Bioscience und Ginkgo Bioscience mit ihrer Chefin Emily Leproust beziehungsweise dem Leiter der Geschäftsentwicklung Jess Leber vor Ort. In Deutschland mangelt es noch an Firmen, die sich selbstbewusst als „Synbio“-Unternehmen bezeichnen. Eines davon ist AMSilk aus Martinsried. Unternehmenschef Jens Klein stellte in Berlin ein gemeinsam mit dem Flugzeugbauer Airbus initiiertes Projekt zur Nutzung von Biotech-Spinnenseide als Zukunftsmaterial vor.

Vegane Alternativen zu Fleisch im Trend

Vertreter von Leaps by Bayer, der Innovationseinheit des deutschen Chemie- und Pharmakonzerns Bayer, sprachen bei der Konferenz über ihre Anstrengungen, neue Erfolgskennzahlen für Biotech-Investments zu entwickeln. Der finanzielle Erfolg sei das eine, aber auch die nachhaltige Umgestaltung eines Industriesektors wäre ein denkbarer Erfolgsparameter. Bayer arbeitet bei diesem Projekt zum Beispiel mit dem Beratungsunternehmen Happiness Research Institute in Kopenhagen (Dänemark) zusammen.

Als alles andere als zukunftsfähig betrachtete ein Großteil der Teilnehmer die Viehwirtschaft. Egal ob Fleisch, Milch oder Leder – weltweit tüfteln Forscher und Entwickler nach veganen Alternativen. In Berlin bekräftigte zum Beispiel Gary Lin, ein in Deutschland tätiger US-Unternehmer, dass sein Investmentvehikel Purple Orange Ventures ausschließlich im Bereich Tierersatzlebensmittel investiert. Im Portfolio ist zum Beispiel Wild Earth, ein Entwickler von pflanzenbasiertem Hundefutter. Das Schlagwort der Stunde ist dabei „clean“. Nur wer seinem Hund Futter von Wild Earth gibt, dürfe ein reines Gewissen haben, so die Verkaufsstrategie.

Nachhaltigkeit der Produkte in den Vordergrund rücken

Auch für Shara Ticku von der US-Firma C16 Biosciences ist die Kundenansprache entscheidend: „Biotechnologie und insbesondere Synthetische Biologie klingt für die Öffentlichkeit irgendwie unnatürlich.“ Auch wenn der Begriff „Natürlichkeit“ äußerst schwammig ist, sind Produkte mit solch einer Bezeichnung aktuell gefragt. „Somit ist die Herausforderung für unsere Branche, die Öffentlichkeit davon zu überzeugen, dass unsere Produkte noch besser sind. Nachhaltigkeit und das reine Gewissen sind hier mögliche Angriffspunkte“, so Ticku weiter. C16 Biosciences hat sich auf die Fahnen geschrieben, Palmölinhaltsstoffe im Labor herzustellen. Das könnte das weitere Abholzen des Regenwalds für neue Palmölplantagen verlangsamen, hofft die Jungunternehmerin. 

Für Krink zeigt die Veranstaltung „deutlich das wirtschaftliche Potenzial der Synthetischen Biologie“. Allerdings fiel auch dem Vorstandsmitglied des GASB auf, dass Teilnehmer aus Deutschland unterrepräsentiert waren: „Die Synbio Markets hat uns in Deutschland wieder einmal bewusst gemacht, wie viel wir noch aufzuholen haben. Die nächste große wirtschaftliche Revolution läuft – und Deutschland ist in der Zuschauerrolle.“

 ml

„Der aktuelle Green Startup Monitor des Borderstep Instituts hat es wieder bestätigt: 6.000 grüne Start-ups und damit 26% aller innovativen Gründungen in Deutschland zeigen, dass die grüne Gründerszene mittlerweile zu den wirtschaftlich bedeutendsten Bereichen des deutschen Gründungsökosystems zählt und ein Motor für Umwelt- und Klimaschutz ist“, erklärt Klaus Fichter, Leiter des StartGreen Awards und Direktor des Borderstep Instituts für Innovation und Nachhaltigkeit. Der vom Borderstep Institut initiierte Preis steht unter der Schirmherrschaft von Bundesumweltministerin Svenja Schulze. Mit dem Preis werden Gründungskonzepte, Start-ups und junge Unternehmen geehrt, die mit ihren innovativen Ideen einen Beitrag zu Nachhaltigkeit und Klimaschutz leisten. Neben Preisgeldern von insgesamt 60.000 Euro steht das Netzwerken der Preisträger innerhalb der Gründer-Commmunity jedoch im Fokus der Förderung. Nun wurde der Preis zum fünften Mal verliehen.

Preis in vier Kategorien verliehen

Auch die Zahl der Teilnehmer, die sich um den diesjährigen StartGreen Award bewarben, sind für Klaus Fichter ein deutliches Zeichen, wie gut sich die grüne Gründerszene in Deutschland entwickelt. 250 Bewerber traten beim Wettstreit an. Die Gründer-Community selbst hatte in den vergangenen Monaten online über die Favoriten abgestimmt. Im Rahmen der Gründerwoche wurde der Preis nun am 20. November in Berlin an die Besten verliehen – und zwar in vier Kategorien.

Sieger in der Sparte Gründungskonzepte wurde LignoPure. Das Hamburger Start-up überzeugte mit seinen Produkten auf Basis des Biopolymers Lignin. In der Rubrik Start-up punktete sustainabill aus Köln mit seiner Cloudplattform für transparente Lieferketten. Den Sieg in der Kategorie Future Mobility konnte E-Lyte Innovations aus Münster mit maßgeschneiderten Elektrolyten für Energiespeichersysteme sichern. Auf dem Feld der Circular Economy war es das Berliner Start-up circular.fashion, das mit einer digitalen Lösung für eine Kreislaufwirtschaft in der Textilindustrie den Hauptpreis gewann.

Erneut Schülerfirmen ausgezeichnet

Mit dem StartGreen@School Award wurde zum zweiten Mal in Folge auch der Start-up-Nachwuchs für seine grünen Ideen geehrt. Drei Schülerfirmen aus Berlin, Brandenburg und Nordrhein-Westfalen haben haben hier mit Themen wie der nachhaltigen Gestaltung des Schulalltags, die biologische Vielfalt schulisch erlebbar machen und der Förderung nachhaltigen Verbraucherverhaltens das Rennen gemacht. Sie wurden dafür mit Preisgeldern bis zu 1.500 Euro ausgezeichnet. „Mit unserem Projekt StartGreen@School wollen wir jungen Leuten zeigen, wie sie sich ganz aktiv für Klimaschutz und Nachhaltigkeit einsetzen und ihren Protest gegen politische Tatenlosigkeit in unternehmerisches Handeln verwandeln können“, sagte der Organisator des Preises, Alexander Schabel, und betonte: „Viele Schulen haben inzwischen erkannt, welches Potenzial grüne Schülerfirmen für die Berufsorientierung bieten. Dabei wollen wir sie mit unserem Wettbewerb öffentlich unterstützen.“ 

Halbfinalisten überzeugen auch auf internationaler Bühne

Eine weitere Würdigung gab es im Vorfeld der Preisverleihung für die SINN Power aus München, kaputt.de aus Berlin und sustainabill aus Köln. Die drei jungen Unternehmen hatten beim Halbfinale des StartGreen Awards in der Kategorie Start-up gesiegt und durften Deutschland beim Finale der Cleantech Open Ideas Challenge in Los Angeles vertreten. Beim internationalen Wettstreit konnte SINN Power sich den Hauptpreis mit der Stromerzeugung aus Meereswellen sichern, und Kaputt.de kam auf Platz zwei mit seinem Reparatur-Marktplatz für Elektrogeräte.

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Nirgendwo in Europa gibt es so viele Verpackungsabfälle wie hierzulande. Mit 230 Kilogramm Verpackungsmüll pro Einwohner im Jahr 2017 ist Deutschland Spitzenreiter. Um vor allem den Einsatz von Plastikverpackungen zu reduzieren, sind innovative Lösungen gefragt. Hier setzt das Verbundprojekt „Innoredux" an, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 1,5 Mio. Euro unterstützt wird. Unter Leitung von Frieder Rubik erproben Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und Kommunen innovative Geschäftsmodelle, um Plastikmüll zu mindern. Mit dem Ziel einer nachhaltigkeitsorientierten Verpackungsoptimierung werden dafür neue Konzepte in einem sogenannten Reallabor getestet.   

No other country in Europe produces as much packaging waste: With 230 kilograms per inhabitant in 2017, Germany is the front-runner. Innovative solutions are needed to reduce the use of plastic packaging in particular. This is where the "Innoredux" joint project comes in, supported by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) with EUR 1.5 million. Under the leadership of Frieder Rubik, partners from science, industry and municipalities are testing innovative business models to reduce plastic waste. With the aim of sustainability-oriented packaging optimization, new concepts will be tested in a so-called living laboratory.

Im Wasser ist Kohlendioxid oft wenig verfügbar. Manche Wasserpflanzen haben deshalb Schwierigkeiten, ihren Bedarf an Kohlenstoff auf dem für Landpflanzen normalen Weg der Photosynthese mittels Kohlendioxid zu decken. Sie verwenden Hydrogencarbonat als Ergänzung oder Alternative für die Photosynthesereaktion. Ökologen der Universität Duisburg-Essen haben nun festgestellt, dass sich die Verbreitung dieser beiden Pflanzengruppen zugunsten der Nutzer von Hydrogencarbonat verändert.

Geologie einflussreicher als Klima

Im Fachjournal „Science“ berichten die Wissenschaftler von ihrer Analyse zahlreicher Süßwasserökosysteme. Dabei konnten sie feststellen, dass die Verfügbarkeit von Kohlendioxid und Hydrogencarbonat maßgeblich bestimmt, welche Pflanzengemeinschaften in einem Süßwasserökosystem wachsen. Anders als bei Landpflanzen sind demnach generell nicht klimatische Faktoren wie Temperatur und Niederschlag ausschlaggebend, sondern die Geochemie der Wassergebiete.

Ausnahme Fließgewässer

„Die Verteilung von Wasserpflanzen in Seen wird weltweit durch die Geochemie der Gewässer bestimmt“, erläutert Umweltwissenschaftler Sebastian Birk von der Universität Duisburg-Essen. „Je mehr Hydrogenkarbonat im Wasser ist, desto mehr Hydrogenkarbonat-Nutzer gibt es unter den Wasserpflanzen.“ Eine Ausnahme bilden allerdings Fließgewässer – mutmaßlich, weil das Kohlendioxid infolge der Fließbewegung immer wieder neu angereichert wird.

Zunahme basischer Wasserlebensräume

Die Forscher haben jedoch auch beobachtet, dass der Anteil weniger saurer Gewässer – die reicher an basischem Hydrogencarbonat als an saurem Kohlendioxid sind – zugenommen hat. Damit einher geht eine Zunahme der Hydrogencarbonat-Pflanzen, was die jeweiligen Süßwasserökosysteme verändert. Und mit dem Schwund der Kohlendioxid-Pflanzen verschwinden auch andere Arten, die diese als Lebensraum benötigen.

Menschliche Einflüsse verantwortlich

Natürlicherweise ist Wasser im Umfeld basischen Gesteins reich an Hydrogencarbonat. Doch auch der Einsatz von Dünger und Kalk sowie das Abholzen von Wäldern führt dazu, dass sich Hydrogencarbonat im Wasser anreichert. In diesen menschlichen Einflüssen sieht Birk die Erklärung für die beobachteten Veränderungen: „Dadurch werden wahrscheinlich die Wasserpflanzen, die Hydrogencarbonat nicht nutzen können, weiter verdrängt und damit auch die speziellen Lebensräume, die sie bilden.“

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Carbon dioxide is rarely readily available in water. Some aquatic plants therefore find it difficult to meet their carbon requirements by photosynthesis using carbon dioxide - the normal method for land plants. They use hydrogen carbonate as a supplement or alternative for the photosynthesis reaction. Ecologists at the University of Duisburg-Essen have now discovered that the distribution of these two plant groups is changing in favor of hydrogen carbonate users.

Geology more influential than climate

In the scientific journal "Science", the researchers report on their analysis of numerous freshwater ecosystems. They found that the availability of carbon dioxide and hydrogen carbonate is a decisive factor in determining which plant communities grow in a freshwater ecosystem. In contrast to land plants, climatic factors such as temperature and precipitation are generally not the decisive factors, but rather the geochemistry of the water areas.

Exception: water streams

"The distribution of aquatic plants in lakes is determined worldwide by the geochemistry of water bodies," explains environmental scientist Sebastian Birk of the University of Duisburg-Essen. "The more hydrogen carbonate there is in the water, the more hydrogen carbonate users there are among the aquatic plants." One exception, however, is running water - presumably because the carbon dioxide is constantly being recharged as a result of the water flow.

Increase in basic aquatic habitats

However, researchers have also observed that the proportion of less acidic waters - richer in basic hydrogen carbonate than in acidic carbon dioxide - has increased. This is accompanied by an increase in hydrogen carbonate-using plants, which changes the respective freshwater ecosystems. And with the loss of carbon dioxide plants, other species that need them as habitats are also disappearing.

Human influence responsible

Naturally, water in the environment of alkaline rock is rich in hydrogen carbonate. But the use of fertilizer and lime as well as deforestation also leads to hydrogen carbonate accumulating in the water. Birk sees these human influences as the explanation for the observed changes: " As a result, the aquatic plants that cannot use hydrogen carbonate will probably be further displaced and with them the special habitats that they form."

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