Viele wichtige Medikamente, wie Antibiotika und Krebsmedikamente, stammen von Naturstoffen aus Bakterien ab. Bakterielle Enzymkomplexe, molekulare Maschinen in der Zelle, fertigen die Wirkstoffmoleküle nach dem Fließbandprinzip: Bauteile werden systematisch zu komplexen Produkten zusammengesetzt, wobei verschiedene Fertigungsstraßen unterschiedliche Produkte ergeben. So entsteht eine immense Vielfalt an Naturstoffen. In der Natur ist das eine Strategie, dank der sich die Bakterien in den unterschiedlichsten Lebensräumen behaupten.

Die Bundesregierung will die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2030 um 65 % reduzieren. Damit das gelingt, soll der Ausstoß von Klimagasen wie Kohlendioxid (CO₂) nicht nur deutlich gemindert werden. Auch die Nutzung von CO₂ als Rohstoff spielt dabei eine wichtige Rolle und könnte die Herstellung zahlreicher Produkte wie Arzneimittel, Kunststoffe oder Chemikalien nachhaltiger machen.

Im Boden leben unzählige Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Algen. Diese unsichtbaren Kleinstlebewesen bilden Lebensgemeinschaften in unterschiedlichster Form und sorgen so für einen reibungslosen Nährstoffkreislauf und damit für fruchtbare Böden und Pflanzenwachstum. Wie diese Mikroorganismen zusammenarbeiten und welche Faktoren das Wachstum fördern oder hemmen, wird seit Jahren an der Friedrich-Schiller-Universität Jena erforscht.

Pflanzen brauchen Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor zum Wachsen. Die konventionelle Landwirtschaft setzt daher meist auf Kunstdünger, die Ökosysteme und Umwelt gleichermaßen belasten. Im Ökolandbau sind synthetische Dünger verboten. Forschende vom Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) setzen auf einen urinbasierten Recyclingdünger, der Rohstoffe und Umwelt gleichermaßen schont.

Pflanzen vermitteln ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt über chemische Signale. Ein Beispiel dafür ist das Alkaloid Gramin, das von Gerste, einer der weltweit am häufigsten angebauten Getreideart, produziert wird. Gramin bietet Schutz vor pflanzenfressenden Insekten und Weidetieren und hemmt das Wachstum anderer Pflanzen. Insbesondere in den grünen Pflanzenteilen wie Blättern und Halmen ist der Giftstoff präsent, kaum jedoch in den Körnern, die für die Lebensmittelherstellung bedenkenlos genutzt werden können.

Jährlich werden knapp 15 Millionen Tonnen Synthesekautschuk produziert – Tendenz steigend. PKW-Reifen stellen dabei mit etwa 70 Prozent den Hauptmarkt für Synthesekautschuk dar. Die benötigten Ausgangsstoffe – die Monomere Butadien, Styrol und Isopren – werden aktuell fast ausschließlich auf Basis von Erdöl hergestellt.