Pflanzen besitzen die Fähigkeit, durch Photosynthese Kohlendioxid aus der Luft zu binden. Gleiches gilt für Algen und Bakterien, die durch die photosynthetische CO₂-Fixierung, den so genannten Calvin-Zyklus, jährlich rund 70 Gigatonnen Kohlenstoff binden und damit der Atmosphäre entziehen. Die Stoffwechselwege der Mikroorganismen, die diese beeindruckende Leistung vollbringen, stehen im Mittelpunkt der Forschung von Tobias Erb. Der Marburger Mikrobiologe widmet sich vor allem den Prozessen, die an der Umwandlung des Treibhausgases Kohlendioxid beteiligt sind, und gestaltet sie neu.  

Neue Wege zur Kohlenstoff-Fixierung

Für diese „bahnbrechende Arbeit“ auf dem Gebiet der Synthetischen Biologie wird der Forscher nun mit dem Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geehrt. Die Auszeichnung ist mit 2,5 Mio. Euro dotiert. In der Begründung heißt es: Erb suche nach neuen CO₂-bindenden Enzymen, um sie zur Kohlenstoff-Fixierung einzusetzen. „Auf diese Weise will er mit seiner Arbeitsgruppe künstliche Fixierungswege entwerfen, die natürlichen Wegen überlegen sind. Erb gelang es beispielsweise schon jetzt, bestimmte Enzyme in Pflanzen einzubringen und damit einen CO₂-Konzentrierungsmechanismus zu etablieren, der zu einer signifikanten Steigerung der Photosynthese führte“, würdigt die DFG.

Stoffwechselwege analysieren und nachbauen

Um die CO₂-Fixierung zu verbessern, analysiert Tobias Erb natürliche Stoffwechselprozesse und nutzt sie gezielt, um neue Enzymfunktionen zu generieren. An der Schnittstelle zwischen Molekularbiologie, Biochemie und Synthetischer Biologie untersucht er die Struktur und Funktion mikrobieller Biokatalysatoren, verändert ihre Eigenschaften mit Methoden der Synthetischen Biologie und konstruiert Stoffwechselwege, die in der Natur nicht vorkommen.

„Tobias Erbs Arbeit zeigt beispielhaft, was neuartige wissenschaftliche Ansätze zur Klärung von Zukunftsfragen der Menschheit beitragen können“, sagt der Marburger Universitätspräsident Thomas Nauss. „Indem Erb den CO₂-Stoffwechsel von Mikroorganismen im Detail untersucht, nachbaut und abwandelt, legt er mit seiner wissenschaftlichen Arbeit das Fundament, um den Kreislauf klimaschädlicher Treibhausgase zu verstehen.“ Seine Arbeiten würden „weitreichende Möglichkeiten zur Entwicklung nachhaltiger Verfahren in der Biotechnologie sowie dem Einfangen von CO₂ aus der Atmosphäre“ eröffnen.

Hochdekorierter Bioingenieur

Für seine Forschungsarbeiten wurde Tobias Erb bereits mehrfach ausgezeichnet, unter anderem 2016 mit dem Heinz-Maier-Leibnitz-Nachwuchspreis der DFG, 2019 mit dem Otto-Bayer-Preis, 2021 mit dem Jean-Marie-Lehn-Forcheurs-Prize und 2022 mit dem Merck Future Insight Prize.

Der Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis wird seit 1986 von der DFG vergeben. Die diesjährigen zehn Preisträgerinnen und Preisträger wurden aus 150 Vorschlägen ausgewählt und kommen aus den Geistes-, Sozial-, Lebens-, Natur- und Ingenieurwissenschaften. Das Preisgeld in Höhe von jeweils 2,5 Millionen Euro können die Forschenden bis zu sieben Jahre nach ihren eigenen Vorstellungen einsetzen. Die Leibniz-Preise werden am 13. März 2024 in der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften in Berlin verliehen.

bb