Aktuelle Veranstaltungen

Sustainability is a major issue for industry and business right now. Green chemistry is the tool for a more sustainable economy. For example, the activity of enzymes can be modified in such a way that they can be used in biotechnological plants for the fermentation of residues or the production of biobased materials. The underlying mechanism for the targeted modification of enzyme activity was developed by the enzyme researcher Frances H. Arnold and the molecular biologists George P. Smith and Sir Gregory, who have just been awarded the 2018 Nobel Prize in Chemistry.

TU Berlin is opening start-up center

In the spirit of green chemistry and a sustainable economy, the Technical University of Berlin is opening the Chemical Invention Factory - John Warner Center for start-ups in green chemistry (CIF). The CIF will provide a professional laboratory infrastructure for spin-offs in the area of green chemistry, and the university also supports them with advice from internal and external experts.

Nobel Laureates and Turing Prize winners on advisory board

As part of the celebrations to mark the 50th anniversary of the sustainability organization "Club of Rome", for the first time, all members of the Advisory Board of the CIF met on October 2 in the Lichthof of the Technical University of Berlin. The Advisory Board is made up of high-ranking members from science and industry, including Nobel Laureate Ben Feringa, namesake of the CIF, John Warner, Turing Prize winner Vinton Cerf and Sonja Jost, founder of DexLeChem GmbH, a spin-off of TU Berlin itself.

Berlin offers perfect conditions

At the beginning of the event, Steffen Krach, State Secretary for Science and Research of the State of Berlin, together with the President of the TU Berlin, Christian Thomsen, presented the newly elected Advisory Board members with a certificate in recognition of their membership. Krach emphasised the good timing of the organisers, as only a few days before the awarding of the clusters of excellence related to bioeconomicy, including the TU Berlin, had been announced. "We not only chose the perfect time to found the Chemical Invention Factory, but also the perfect location given the lively start-up scene in Berlin," said Krach.

Subsequently, Vice President of the "Club of Rome" Anders Wijkman and John Warner, namesake of the CIF, gave passionate lectures to about 150 participants on the urgency of a new, sustainable industry and the almost unlimited possibilities that green chemistry offers.

No more disposable products

In his lecture, Wijkman presented theses from his new book "Come on!". The book was written by Wijkman together with Ernst Ulrich von Weizsäcker, also Vice President of the Club of Rome. The core statement: Industry and business still use far too many relatively short-lived disposable products. In order to conserve resources despite a growing world population, a closed-loop economy is needed. "The UN sustainability goals are a good approach on the road to a sustainable economy. But it can only work if all goals are tackled as an overall package," says Wijkman.

New perspectives bring new solutions

In September 2017, the Federal Minister of Economics and Energy, Brigitte Zypries, State Secretary Steffen Krach and TU Berlin chemistry professor Matthias Driess, presented John Warner with a key, thereby symbolically making him the eponym of the CIF.

Ten years earlier, Warner founded the "Warner-Babcock Institute for Green Chemistry" together with Jim Babcock, which has since produced several (patented) innovations for a more sustainable economy. Warner also developed the twelve principles for more sustainable chemistry. However, education and training of students is particularly important to him: "Students are the incubators and developers of tomorrow. We have to provide them with the right techniques!" This also includes, Warner continues, encouraging students to try out new perspectives and solutions.

Using Mother Nature as a role model

During the subsequent panel discussion, Nobel Laureate Ben Feringa emphasized that nature actually offers all the prerequisites for new, sustainable solutions. The purity principle of modern chemistry is outdated, agreed Peter Schuhmacher from BASF: "In nature, all substances are present in mixtures, hardly anything exists in purity!" In view of these findings, the students now have to learn to think in new ways in order to develop tomorrow's solutions, TU President Thomsen concluded the event.

jmr

Die natürliche Photosynthese, mit der Pflanzen aus Sonnenlicht und Kohlendioxid chemische Bausteine für ihren Metabolismus bilden, inspiriert Chemiker seit vielen Jahren. Was die Pflanzen jedoch auch nach Millionen Jahren der Evolution nicht beherrschen, ist die effiziente Synthese von Molekülen, die als Kraft- oder Brennstoff genutzt werden können. Mit welchem Trick die Synthese von Wasserstoff mittels Sonnenlicht dennoch gelingt, beschreiben Chemiker der Ruhr-Universität Bochum und der University of Cambridge im Fachjournal „Nature Energy“.

Photosystem aus Cyanobakterien

Statt auf die pflanzliche Photosynthese zurückzugreifen, haben die Forscher das sogenannte Photosystem II aus Cyanobakterien verwendet. Ebenso wie Pflanzen können diese Mikroorganismen Licht als Energiequelle nutzen. Weil die Bakterien aber nur die roten und blauen Anteile des Lichts verwenden, erweiterten die Forscher die natürliche Photozelle um eine spezielle Photoanode, die auf grüne Lichtanteile anspricht.

Aus anderen Bakterien, die in der Lage sind, Wasserstoff zu produzieren, ergänzten die Chemiker das Enzym Hydrogenase. Dieses Enzym kann Protonen und Elektronen zu einem Wasserstoffmolekül zusammenfügen. „Von der Kombination der beiden Prozesse erhoffen wir uns langfristig eine nachhaltige Herstellung des potenziellen Energieträgers Wasserstoff“, sagt Marc Nowaczyk vom Lehrstuhl Biochemie der Pflanzen an der Ruhr-Universität Bochum.

Redoxpolymere als Energieüberträger

Ganz so einfach waren diese Prozesse jedoch nicht zu kombinieren. Nötig war dazu die Auswahl geeigneter Redoxpolymere, also chemischer Verbindungen, die die Energie aus dem Photosystem an eine Elektrode übertragen. Dort werden schließlich Wassermoleküle aufgespalten, und mithilfe der Hydrogenase entsteht Wasserstoff und Sauerstoff – alles angetrieben von der Energie des Sonnenlichts. „So konnten wir erstmals eine Biosolarzelle entwickeln, die direkt einen chemischen Energieträger, in unserem Fall Wasserstoff, erzeugt“, resümiert Adrian Ruff vom Bochumer Zentrum für Elektrochemie.

Baukastensystem eröffnet weitere Optionen

Um das System weiter optimieren und auch andere Moleküle mittels Sonnenlicht herstellen zu können, haben die Chemiker einen Baukastenansatz gewählt. Sowohl die einzelnen biologischen als auch die chemischen Komponenten lassen sich einfach austauschen. „Unser molekularer Legokasten bietet vielfältige Möglichkeiten für zukünftige Anwendungen“, betont Nowaczyk. „Denkbar wäre es zum Beispiel, flüssige Energieträger auf der Basis von Kohlenstoff aus dem klimaschädlichen Kohlendioxid herzustellen.“

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv. Weitere Förderung kam aus dem EU-Projekt „PhotoBioCat“.

bl

Seit Jahrtausenden züchten Menschen Nutzpflanzen wie Weizen, Mais oder Tomaten. Dabei bemühten sich Landwirte und Züchter vor allem um immer größere Ernteerträge. Durch die gezielte Züchtung gingen jedoch andere nützliche Merkmale und die genetische Vielfalt verloren. So sind moderne Zuchtpflanzen oft anfälliger für Krankheiten und haben einen verminderten Vitamin- und Nährstoffgehalt. Das Problem: Eigenschaften, die durch das Zusammenspiel zahlreicher Gene bestimmt werden, kann man durch klassische Zucht kaum oder gar nicht wiederherstellen. Einem internationalen Forscherteam mit Münsteraner Beteiligung ist es nun erstmals gelungen, mithilfe der Genschere CRISPR-Cas von einer „Wildtomate“ innerhalb einer Generation gleichzeitig mehrere Nutzpflanzen-Merkmale zu erzeugen, ohne die gewünschten ursprünglichen genetischen Eigenschaften dieser Wildpflanze zu zerstören.

Neuanfang für die Domestikation

Wie die Pflanzenforscher im Fachjournal „Nature Biotechnology“ berichten, wählten sie als Ausgangspflanze einen Vorfahren heutiger Kulturtomaten: die wilde Tomatenart Solanum pimpinellifolium aus Südamerika. Die Wildpflanze hat zwar nur erbsengroße Früchte und liefert einen geringen Ertrag, dafür sind ihre Früchte aromatischer und enthalten mehr Lycopin – der sogenannte Antioxidans gilt als sehr gesund. „Die neue Methode erlaubt es uns, bei null anzufangen und einen Domestikationsprozess noch einmal ganz neu zu starten. Wir können das genetische Potenzial und besonders wertvolle Eigenschaften der Wildpflanzen bewahren und gleichzeitig die gewünschten Merkmale moderner Nutzpflanzen in kürzester Zeit erzeugen“, sagt Biologe Jörg Kudla von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, der mit seinem Team an der Studie beteiligt war. Die Arbeit der Münsteraner wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

For thousands of years people have been breeding crops such as wheat, maize and tomatoes. When doing so, farmers and breeders have been particularly concerned with increasing crop yields. However, targeted breeding has resulted in the loss of other useful traits and genetic diversity, and modern cultivated plants are often more susceptible to disease and have a reduced vitamin and nutrient content. The problem: Characteristics that are determined by the interplay of numerous genes cannot be restored by classical breeding. An international team of scientists, including researchers from Münster, Germany, has now succeeded for the first time in using the CRISPR-Cas genome editing tool to produce several crop traits simultaneously within just one generation from a "wild tomato" - without destroying the desired original genetic traits of the wild plant.

Starting domestication all over again

According to the report by the plant researchers in the scientific journal "Nature Biotechnology", the starting plant was the wild tomato Solanum pimpinellifolium from South America, the ancestor of today's cultivated tomatoes. Although the wild plant only offers pea-sized fruits and produces a low yield, its fruits are more aromatic and contain more lycopene - the antioxidant is considered to be very healthy. "This new method allows us to start from scratch and begin a new domestication process all over again. We can preserve the genetic potential and the particularly valuable properties of wild plants and, at the same time, produce the desired features of modern crops in a very short time," says biologist Jörg Kudla from the University of Münster, who was involved in the study with his team. The researchers from Münster were funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF).

Die Wurzelknollen der Maniokpflanze – auch Cassava genannt – gehören aufgrund ihres hohen Stärkegehalts zu den wichtigsten Grundnahrungsmitteln auf der Erde. Weltweit wurden 2016 mehr als 275 Millionen Tonnen Maniok geerntet. Besonders groß ist die Bedeutung der wenige Meter hohen Pflanze in Afrika. Allerdings sind ihre nährstoffreichen Blätter und Stängel unverarbeitet ungenießbar. Anders als etwa Kartoffeln sind Maniokknollen auch schnell verderblich. In einem vom Bundesforschungsministerium mit 836.000 Euro geförderten Projekt wollen Agrarwissenschaftler der Universität Hohenheim diese Probleme angehen. „Bioökonomie International: CassavaUpgrade – Verwertung von Cassava-Kopplungsprodukten“ heißt das Projekt, das noch bis zum 30. Juni 2019 läuft. Unterstützt werden die Hohenheimer Forscher dabei von Lebensmitteltechnologen der Science University Malaysia.

Proteinreiche Blätter genießbar machen

„Würden auch die Cassava-Blätter verzehrt, würde dies nicht nur eine Steigerung der Lebensmittelproduktion auf gleicher Fläche ermöglichen, es wäre insbesondere auch ein Beitrag zur ausgewogenen Ernährung der Bevölkerung. Denn die Blätter enthalten genau das, was der Knolle fehlt“, erklärt Joachim Müller vom Institut für Tropische Agrarwissenschaften der Universität Hohenheim. Die Trockenmasse der Blätter besteht zu 30 Prozent aus hochwertigen Proteinen mit essentiellen Aminosäuren und einem hohen Gehalt an Vitamin A.

Ebenso wie die Knollen bilden die Blätter giftige Blausäure, wenn sie beschädigt werden. Traditionell werden die Blätter deshalb dort, wo sie heute schon genutzt werden, zerkleinert und lange gekocht. Das zerstört die Blausäure, aber auch die Nährstoffe. „Unsere Versuche haben jedoch gezeigt, dass der Cyanid-Gehalt beispielsweise auch durch schonendes Einweichen abgebaut werden kann, wenn man dabei Natron zusetzt, wie es zum Beispiel in handelsüblichem Backpulver enthalten ist“, erläutert Müller. „Dieses für den Hausgebrauch gut geeignete Verfahren schützt die wertvollen Inhaltsstoffe.“ Auch eine Fermentation der Blätter würde diese genießbar und zudem lange haltbar machen.

Mit Saftextrakt industrielle Lebensmittel anreichern

Einen dritten Ansatz bietet die Lebensmittelindustrie. Mit einer sogenannten Schneckenpresse oder im Ultrafiltrationsverfahren kann aus den Maniokblättern der Saft extrahiert werden und die Blausäure bleibt im Presskuchen zurück. Das so entstandene Konzentrat ist reich an Proteinen. „Dieses Konzentrat kann als Grundprodukt in vielfältiger Weise zur Anreicherung von industriell erzeugten Lebensmitteln genutzt werden – ganz ähnlich wie Palmöl im Fettbereich“, erklärt Müller. Seine Kollegen aus Malaysia haben auf dieser Grundlage bereits eine proteinhaltige Nudelsorte produziert.

Schälverluste minimieren

Darüber hinaus wollten die Agrarforscher die Nutzung der Knollen verbessern. „Wegen der hohen Blausäurekonzentration in der Schale werden die Knollen sehr großzügig geschält– zu großzügig: Auf diese Weise geht ein nicht zu vernachlässigender Teil der Ernte ungenutzt verloren“, bemängelt Müller. Sein Team hat daher eine Schälmaschine mit rotierenden Bürsten entwickelt, die die Schale praktisch ohne Fruchtverlust entfernt. Wenn sich in einem Dorf mehrere Familien zusammenschlössen, um eine solche Maschine zu nutzen, würde sich die Investition lohnen, so die Einschätzung der Forscher.

bl

Es ist ein Wettlauf mit der Zeit: Wenn ein Patient mit einer Blutvergiftung oder einer Lungeninfektion in die Notaufnahme kommt, wird zunächst ein Abstrich gemacht, um den Erreger zu identifizieren. Die Probe muss wachsen, bis genug mikrobielles Material für eine Analyse vorliegt. Dann erst können Ärzte das geeignete Antibiotikum bestimmen und die Therapie beginnen. Rund 24 bis 48 Stunden dauert diese Diagnose. Der Haken ist nur: Nach zwölf Stunden ohne Behandlung wäre bereits die Hälfte der Patienten mit einer invasiven Pilzinfektion und einem geschwächten Immunsystem verstorben.

Der Pilz ändert die Resonanzstruktur

„Wir haben nach einer Alternative gesucht, die deutlich schneller und so preiswert ist, dass die Krankenkassen sie auch bezahlen“, erzählt Patrick Leisching. Der Laserphysiker ist bei der Münchner Firma TOPTICA Photonics AG für Forschung und Entwicklung zuständig. „Die entscheidende Idee kam von Peter Haring Bolívar“, erinnert sich Leisching. Bolívar forscht an der Universität Siegen seit rund zehn Jahren auf dem Gebiet der Resonanzverschiebung von Biostrukturen und war auf der Suche nach Anwendungsmöglichkeiten, die einen gesellschaftlichen Nutzen bieten. In der Notaufnahme wurde er fündig.

„Trägt man den Pilz auf ein geeignetes Metamaterial auf, verändert er die Resonanzstruktur des Materials“, erläutert Leisching. Sogenannte Metamaterialien haben aufgrund ihrer Nanostruktur ungewöhnliche physikalische Eigenschaften und können als Resonanzverstärker wirken. Die Schwingungsänderung ist abhängig von der Eigenfrequenz der aufgebrachten Pilze, jener Frequenz, die deren Zellstruktur zum Schwingen anregt. Grob vereinfacht entspricht das dem Fell einer Trommel, deren Klang – also deren Schwingung – sich verändert, wenn man einen Gegenstand darauf legt. 

Ein hoher Proteingehalt, essentielle Aminosäuren, viel Eisen, Zink, Magnesium und Vitamine – aber kein Gluten: Quinoa-Samen gelten in Europa wegen ihres Nährstoffgehalts als „Superfood“ und sind dennoch ein Nischenprodukt. Das liegt vor allem daran, dass sich der sogenannte Inkareis evolutionär an die harschen Bedingungen in Südamerika angepasst hat: Kurze Sonnenstunden in den Tropen und karge Böden in den Anden. Große Forschungs- oder Züchtungsbemühungen hat die Pflanze bislang weder in ihrer Heimat noch in Europa erfahren. Pflanzenforscher der Christian-Albrechts-Universität (CAU) zu Kiel wollen das nun ändern.

350 Sorten getestet

Eben weil es bislang kaum kommerzielle Züchtungen gegeben hat, existiert eine große Vielfalt an Quinoa-Sorten – von niedriger, krautartiger Wuchsform bis zu meterhohen Pflanzen mit zahlreichen Ästen. 350 Sorten haben die Kieler nun in ihrem Zuchtgarten angebaut und bewertet. „Wir wollen eine Quinoa-Art züchten, die in Europa gedeiht und dabei sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch eine Alternative zu heimischen Kulturpflanzen bietet“, erklärt Nazgol Emrani, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, den Ausgangspunkt der Forschungen.

„Die für die gemäßigten Breiten vorteilhaften Eigenschaften wollen wir in unserem Projekt durch Kreuzung der optimalen Pflanzen verstärken“, erläutert Emrani. Zugleich suchen die Kieler Forscher nach den Genen, die den Blühzeitpunkt steuern. Dabei kommt den Forschern entgegen, dass seit dem vergangenen Jahr das Quinoa-Genom entschlüsselt ist.

Geeignete Sorten identifiziert

Das erste Anbaujahr war bereits sehr erfolgreich. Die Pflanzenforscher konnten zahlreiche Arten aussortieren, die selbst im Herbst noch weit von der Reife entfernt waren. Aber auf den Versuchsfeldern standen auch Quinoa-Pflanzen, die im Juli erntereif waren. „Wir haben in unseren Untersuchungen schon Quinoa-Arten gefunden, die an die Tageslängen in Deutschland und Europa angepasst sind und eine kurze Vegetationsphase idealerweise von Mitte April bis Ende August aufweisen“, sagt Emrani. Bei der Wahl der richtigen Sorte wird es zudem auf die Wuchsform ankommen: „Möglichst wenige Äste und eine kompakte Blütenrispe sind von Vorteil für eine maschinelle Ernte“, erklärt Dilan Sarange, Doktorand an der CAU Kiel.

Großflächiger Anbau in fünf Jahren?

Kollegin Emrani ist optimistisch: „Durch unsere Versuche könnten wir bereits in fünf Jahren eine großflächige Kultivierung der Quinoapflanze in Nordeuropa ermöglichen.“ Bis dahin sei es an den Landwirten und Lebensmittelherstellern, sich an die neuen Möglichkeiten anzupassen.

bl

Hülsenfrüchte wie Bohnen, Erbsen und Soja, auch Leguminosen genannt, sind aufgrund ihres hohen Eiweißgehaltes bei Vegetariern und Veganern sehr beliebt. Auch Landwirte schätzen die Pflanzen, denn sie gehen eine Symbiose mit stickstofffixierenden Bakterien ein. Diese Bakterien binden Stickstoff aus der Luft und stellen ihn dann der Pflanze zur Verfügung. Im Gegenzug werden die Bakterien von den Pflanzen über Knöllchen an den Wurzeln mit Nährstoffen versorgt. Die Knöllchenbildung wird durch die Infektion mit Bakterien verursacht. Durch diese Symbiose benötigen Leguminosen selbst auf stickstoffarmen Böden keinen Stickstoffdünger.

Spross sendet Botenstoffe an Wurzeln

Damit weder zu viele Knöllchen gebildet noch zu wenig Stickstoff fixiert wird, müssen die oberirdischen Pflanzenteile im Austausch mit den Wurzeln stehen. Doch wie funktioniert dieser Handel? Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Katharina Markmann vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen ist dieser Frage nachgegangen. Die Wissenschaftler fanden heraus, wie die Nachrichtenübertragung zwischen Blättern und Wurzeln in dieser Symbiose funktioniert. Wie die Pflanzenforscher im Fachjournal „Science“ berichten, sendet der Spross der Leguminosen spezielle Eiweißbotenstoffe, sogenannte Mikro-RNA-Abschnitte, genauer miR2111, an die Wurzeln. „Die Regulation muss den Spross mit einbeziehen, denn der Ernährungszustand der Blätter gibt vor, wie viele Knöllchen in der Wurzelsymbiose der Pflanze zuträglich sind“, erklärt Markmann. Zuvor fand man bereits heraus, dass die Pflanzen zu viele Wurzelknöllchen bilden und sich nur schlecht entwickeln, wenn in den Blättern der Rezeptor für die Signale aus den Knöllchen fehlt.

Botenstoff reguliert Knöllchenbildung

Die neu identifizierten Mikro-RNA-Abschnitte sorgen in den Wurzeln dafür, dass die Pflanze nur solange Wurzelknöllchen ausbildet, bis ein günstiges Gleichgewicht für das Pflanzenwachstum und die Bakterien erreicht ist. „Die Wurzeln exprimieren ein Gen, das normalerweise den Bakterien einen Riegel vorschiebt. miR2111 hemmt dieses Gen und macht so den Weg für die Bildung der Wurzelknöllchen und den Aufbau der Symbiose frei“, so Markmann. Nach zwei Tagen wird kein miR2111 mehr vom Spross gesendet, sodass die Selbstregulation der Symbiose einsetzen kann. Diese Erkenntnisse waren laut Markmann durchaus überraschend: „Wir wissen nun, dass die Mechanismen zur Regulation der Infektion schon an Ort und Stelle sind, bevor die Pflanze mit den Bakterien überhaupt in Kontakt kommt.“ Dadurch können die Pflanzen besonders schnell reagieren, sobald die Bakterien vorhanden sind. Durch den Botenstoff, der vom Spross aus gesendet wird, haben die Leguminosen außerdem jederzeit die Kontrolle über die Symbiose und können eine übermäßige Knöllchenausbildung und somit Nährstoffabgabe an die Bakterien verhindern.

Kommunikation zwischen Spross und Wurzel optimieren

Auf lange Sicht wollen die Wissenschaftler die neuen Erkenntnisse nutzen, um die Kommunikation zwischen Spross und Wurzel für eine optimale Stickstoffbindung auch unter ungünstigen Umweltbedingungen zu optimieren. Dieses Wissen ist vor allem für die Landwirtschaft von großem Interesse, da viele Böden einen Stickstoffmangel aufweisen und stickstoffhaltige Düngemittel teuer sowie oftmals umweltschädlich sind.

jmr

Proteine sind die Grundbausteine aller Organismen. Welche Eiweiße wo und wofür zum Einsatz kommen wird wiederum von Genen reguliert. Dabei enthalten die Gene für ein Protein nicht nur dessen einzigartige Sequenz, sondern besitzen auch spezielle Funktionseinheiten wie eine Start- und eine Stopsequenz sowie einen sogenannten Promotor: „Er steuert die Aktivität des Gens und sorgt dafür, dass nur eine bestimmte Menge an Protein gebildet wird oder dass das Gen nur eine bestimmte Zeit abgelesen wird“, sagt Michael Schroda von der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK), wo er den Lehrstuhl für Molekulare Biotechnologie und Systembiologie innehat.

Ein Bausatz aus 119 Funktionseinheiten

Schroda und sein Team arbeiten daran, verschiedene Gene in diese Funktionseinheiten zu zerlegen und sie anschließend beliebig kombinieren zu können. Weitere Funktionseinheiten sorgen unter anderem dafür, dass ein Protein in bestimmte Bereiche in der Zelle dirigiert wird oder dass es leuchtet. Im Rahmen eines internationalen Forscherverbundes ist es Schroda und seinem Kollegen Felix Willmund nun gelungen, einen Bausatz aus 119 genetischen Funktionseinheiten für die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii herzustellen. Wie die Biotechnologen in der Fachzeitschrift „ACS Synthetic Biology“ berichten, lassen sich diese genetischen Bausteine ähnlich wie Legosteine einfach kombinieren und zusammensetzen. „Das ist möglich, weil diese Bausteine genormt sind. Sie besitzen immer definierte Sequenzen an ihren Enden, sodass sie in einer bestimmten Reihenfolge zusammengebaut werden können“, erläutert Schroda.

Erstmals auch für höhere Organismen

Bemerkenswert ist, dass der Baukastenansatz bei der Grünalge überhaupt funktioniert. Denn diese gehört zu den „höheren Organismen“, den sogenannten Eukaryonten, und bisher gab es solche Baukästen nur für niedere Organismen wie Bakterien. „Die Grünalge ist viel komplexer und besitzt zum Beispiel mehr Gene“, sagt Willmund. „Genauso wie Bakterien vermehrt sie sich aber sehr schnell, was sie auch für eine industrielle Produktion interessant macht.“ Eine mögliche Anwendung wären Mikrofabriken. Durch den Gen-Baukasten könnte man in relativ kurzer Zeit verschiedene Proteine herstellen – von Farbpigmenten bis hin zu Wirkstoffen, die in der Medizin Verwendung finden. Und auch für die Grundlagenforschung ist die Methode interessant: „Damit können wir Stoffwechselwege einfach umbauen und genauer untersuchen“, so Schroda.

Die Arbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft seit 2016 im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB Transregio TRR175) „The Green Hub – Der Chloroplast als Zentrum der Akklimatisierung bei Pflanzen“ gefördert.

jmr