Biotechnologie/Systembiologie

Ob Trockenheit oder Überdüngung: Es gibt zahlreiche Umweltfaktoren, die Pflanzen unter Stress setzen. In solch einem Fall wird im Inneren der Pflanze eine komplexe Signalkaskade aktiviert. Dieser Stressbewältigungsapparat funktioniert bei allen Landpflanzen gleich – beim Moos ebenso wie beim Roggen. Wie die Stressverarbeitung erfolgt, wollte ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Hebrew University of Jerusalem und Mitwirkung der Universität Göttingen genau wissen.

Das Bakterium Escherichia coli ist einer der Lieblingsorganismen von Mikrobiologen und Biotechnologen. E. coli lässt sich gut im Labor kultivieren. Es ist dafür bestens erforscht und gut geeignet, um biotechnologische Prozesse umzusetzen. Bislang jedoch nutzt das Bakterium in der Natur wie in der industriellen Anwendung Kohlenhydrate als Quelle für Kohlenstoff. Einem internationalen Forscherteam unter Leitung des Weizman-Instituts in Israel ist es nun gelungen, die Ernährung von E. coli auf Kohlendioxid aus der Luft umzustellen.

Astin ist ein pflanzlicher Wirkstoff, dem heilende Kräfte zugeschrieben werden – auch im Kampf gegen Krebs. Eine Quelle dieses Arzneistoffes ist die Tataren-Aster Aster tataricus. Die Heilpflanze, die in den höheren Lagen Asiens beheimatet ist, wird vor allem in der traditionellen chinesischen Medizin eingesetzt. Einem Forschungsteam der Universität Tübingen und der TU Dresden ist es nun gelungen, Astine aus der Pflanze zu isolieren, zu kultivieren und in größeren Mengen biotechnologisch herzustellen.

Fressfeinde von Nutzpflanzen, beispielsweise der Maiszünsler, sind für Landwirte eine Plage. Wo die Larven am Werk sind, bleibt kaum ein Blatt übrig. In der Regel helfen nur Pestizide, um den Schädling zu bekämpfen. Im EU-Projekt OLEFINE will ein europäischer Forscherverbund unter Beteiligung des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP in Stuttgart das Problem auf schonendere Weise lösen. Statt die gefräßigen Larven der Falter mit Insektiziden zu bekämpfen, setzt das Team auf Pheromone.

Sie enthalten wichtige Inhaltsstoffe für Lebensmittel- oder Pharmaindustrie: Baumsäfte. Neben Mineral- und Nährstoffen sind es die Mikroorganismen, insbesondere Hefen, die den zuckerreichen Baumsaft für Biotechnologen interessant machen. Sie produzieren wichtige Enzyme wie Lipasen, die Fett verdauen, oder Pflanzenstoffe wie das Carotinoid Astaxanthin. Dieses wird beispielsweise aus der Baumhefe Phaffia rhodozyma gewonnen und als Zusatz in Fischfutter genutzt, das dadurch dem Lachsfleisch später die prägnante Farbe gibt.

Es ist ein Ausrufezeichen auf dem Weg weg vom Erdöl in eine biobasierte Zukunft: Der traditionsreiche Chemiepark Leuna wird Standort einer industriellen Bioraffinerie. Diese Pläne hat der finnische Konzern UPM, einer der weltweit führenden Hersteller von Papier-, Zellstoff- und Holzprodukten, am 30. Januar 2020 bekanntgegeben. Das Unternehmen wird die beeindruckende Summe von 550 Mio. Euro in die Errichtung der Anlage investieren. In der Bioraffinerie sollen Biochemikalien auf Holzbasis hergestellt werden.

Die maßgeschneiderte, minimalistische Zelle, die lebensfähig ist, aber in der nur ausgewählte Prozesse ablaufen, ist der Traum vieler Forscher auf dem Feld der Synthetischen Biologie. Sie könnte dazu dienen, biologische Prozesse noch besser zu verstehen, wäre aber vor allem ein wertvolles Werkzeug für die Biotechnologie.

Pentylenglycol ist ein feuchtigkeitsspendender Wirkstoff, der in fast allen Cremes enthalten ist. Der zweiwertige Alkohol ist geruch- und farblos. Im Vergleich zum gewöhnlichen Alkohol Ethanol sorgt das sogenannte Diol dafür, dass die Haut Feuchtigkeit und Wirkstoffe optimal bindet. Zugleich wirkt es antimikrobiell und hält damit Bakterien fern. Pentylenglycol ist damit ein natürlicher Konservierungsstoff. Bisher wird Pentylenglycol jedoch fast ausschließlich aus Erdgas und Erdöl gewonnen.

Wegwerfprodukte aus Kunststoff sollen ab 2021 vom europäischen Markt verschwinden. So hat es das EU-Parlament im November 2018 entschieden. Seither wird verstärkt an Alternativen zu Einwegplastikartikeln wie Trinkstäbchen oder Essbesteck geforscht, die von dem Verbot betroffen sind. Zwei Master-Absolventen der SRH Hochschule Heidelberg haben eine schmackhafte Lösung für das Problem parat: Sie entwickeln essbare Löffel.