Sie stammen aus der Frühzeit des zellularen Lebens, doch erst seit einigen Jahren sind sie im Fokus der Mikrobiologen: sogenannte Elektromikroben. In ihrem Stoffwechsel entstehen überschüssige Elektronen, die die Einzeller an ihre Umgebung, beispielsweise positiv geladene Metallionen abgeben. Ein interdisziplinäres studentisches Team der TU Berlin möchte diese Fähigkeit in Bakterien übertragen, die Photosynthese betreiben. „Unser Ziel ist eine biologische Batterie“, erläutert Franziska Graeger, Masterstudentin der Biologischen Chemie.

Mit ihrem Projekt wollen die Studierenden beim BIOMOD-Wettbewerb (Biomolecular Design Competition) für Studenten aus aller Welt in San Francisco an den Start gehen. Ähnlich wie beim internationalen iGEM-Wettbewerb zur Synthetischen Biologie kommen hier jährlich Hochschulteams aus aller Welt zusammen, um aus Biomolekülen Roboter, molekulare Computer oder Nano-Therapeutika zu entwerfen und zu konstruieren.

Fähigkeiten zweier Organismen verschmelzen

Im Fokus der Berliner Tüftler stehen das Bakterium Shewanella und Cyanobakterien. „Das Bakterium Shewanella besitzt ein spezielles Proteinkonstrukt in seiner Membran, um Elektronen gezielt an Eisen oder Mangan in der Umgebung abzugeben. Unser erster Schritt ist es, dieses Protein gentechnisch in Cyanobakterien einzubringen“, beschreibt Graeger das Vorhaben. Cyanobakterien bilden aus Kohlendioxid und Sonnenlicht Glukose und Sauerstoff. Gelingt es, dass die Cyanobakterien die speziellen Proteine aus Shewanella produzieren, könnten die bei der Photosynthese erzeugten Elektronen von diesen Proteinen weitergeleitet und an eine Elektrode abgegeben werden. So könnte ein Stromfluss erzeugt werden“, erklärt Graeger.

Bakterien auf Elektroden drucken

Gelingt dieser Schritt, weiß das Team „Smart B.O.B.“ (Smart Biologically Optimized Battery) der TU Berlin auch schon, wie es auf dem Weg zur Biobatterie weitergehen soll: „Diese speziellen Bakterien könnten dann mit Hilfe eines konventionellen Druckers direkt auf die Elektroden aufgebracht werden, so dass ein unmittelbarer Austausch der Elektronen entsteht und die Ausbeute optimiert wird“, schildert Graeger.

Unterstützer gesucht

Mit diesem komplett selbst organisierten Projekt wollen die Studenten beim BIOMOD-Wettbewerb punkten. Wie beim internationalen iGEM-Wettbewerb kümmern sich die Studenten nicht nur um die Forschung, sondern auch um Präsentation und Finanzierung ihres Forschungsvorhabens. Dementsprechend wirbt Graeger: „Daher sind wir auch immer noch auf der Suche nach neuen Unterstützern.“

bl