Mikroalgen können sich mit einem molekularen Mechanismus gegen zuviel Sonne schützen. Das haben Bielefelder Pflanzenforscher zusammen mit Kollegen aus Italien und Australien herausgefunden. Nach Angaben der Wissenschaftler können die Ergebnisse der Analyse genutzt werden, um die Kultivierung von Algen zu beschleunigen, die als Energielieferanten dienen. Die Forscher berichten in der Fachzeitschrift Plant Cell (2014, Online-Vorabveröffentlichung).  

Der Fund gelang dem Team um Olaf Kruse von der Fakultät für Biologie und vom Centrum für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld in zusammenarbeit mit Forschern aus Italien und Australien. Aus einzelligen Mikroalgen isolierte die Forscher ein Schutzprotein, das nur unter bestimmen Umweltstressbedingungen gebildet wird. Das Protein enthält Pigmente – also farbgebende Substanzen. Wird dieses Protein aktiviert, fängt es überschüssige Sonnenlichtenergie ab. „Auf diese Weise verhindert das Protein die Bildung radikaler Sauerstoffe und beugt so einer möglicherweise dauerhaften Schädigung des Organismus vor“, sagt Kruse. Radikale Sauerstoffe können sowohl zur Veränderung des Erbguts als auch zum Absterben von Zellen führen.

Schutzprotein auch mit biotechnischer Relevanz

„Unsere Analyse ist Grundlagenforschung. Uns geht es zunächst darum, essenzielle Stoffwechselprozesse in Algen zu verstehen“, sagt Kruse. „Trotzdem haben die in Bielefeld erzielten Forschungsergebnisse eine hohe biotechnologische Relevanz“, erklärt er. Der Biologe arbeitet an der großflächigen Kultivierung von Algen, um diese pflanzlichen Organismen zum Beispiel für die Gewinnung von Biotreibstoffen zu nutzen. Je nach genetischer Ausstattung können Mikroalgen Energie in Form von Biodiesel, Biogas oder Wasserstoff produzieren, aber auch andere wertvolle Inhaltsstoffe für die Pharma- oder Kosmetikindustrie herstellen.

Stressfreie Kultivierung für Algen

„Dadurch, dass wir den neuen Schutzmechanismus der Algen kennen, wissen wir, welche Stressfaktoren die Algen zwingen, sich gegen das Sonnenlicht zu schützen. Wenn wir Algen im Freiland vermehren wollen, können wir diese Erkenntnisse nutzen, um möglichst stressfreie Bedingungen zu schaffen. So werden Schädigungen der Algenkulturen vermieden und so die Erträge gesteigert.“ Denkbar sei auch, den Schutzmechanismus bei Bedarf biotechnologisch zu optimieren. „Ein Ansatz wäre, das Schutzprotein so zu verändern, dass die Algen robuster als bislang auf zu starke Sonneneinstrahlung reagieren.“

bb