Biotechnologie/Systembiologie

Der Klimawandel stellt die Landwirtschaft schon heute vor große Herausforderungen. Extremwetter wie Dürre oder Überschwemmungen setzen die Nutzpflanzen unter Stress, insbesondere Pilzerkrankungen sorgen zum Teil für massive Ernteverluste auf den Äckern. Landwirte sind daher dringend auf neue, widerstandsfähige Sorten angewiesen.

Welche Macht üben wir auf die Natur aus? Wie viel Macht hat Natur über uns? Und was sind die Rahmenbedingungen für unser Leben von morgen? Diesen grundsätzlichen Fragen in Bezug auf Natur und Technik widmete sich in dieser Woche die Veranstaltungsreihe Wissenschaft kontrovers.

Enzyme sind in lebenden Zellen das, was Katalysatoren in der synthetischen Chemie sind: Sie machen die jeweilige Reaktion thermodynamisch erst möglich oder beschleunigen sie auf eine relevante Geschwindigkeit. Im Gegensatz zur klassischen Chemie benötigen Enzyme jedoch so gut wie nie teure Edelmetalle zur Katalyse, sondern besitzen in ihrem reaktiven Zentrum gut verfügbare Nichtedelmetalle. Das macht Enzyme für viele industrielle Anwendungen interessant. Einen Haken hat die Sache jedoch: Viele Enzyme reagieren empfindlich auf Sauerstoff.

Die Artenvielfalt der Natur beherbergt einen schier unermesslichen Schatz an biologisch aktiven Substanzen, die dem Menschen von Nutzen sein können. Ein bekanntes Beispiel ist das aus dem Schimmelpilz Penicillium chrysogenum gewonnene Antibiotikum Penicillin. Weniger bekannt ist das Antibiotikum Erogorgiaene. Es wird in geringer Menge von der Hornkoralle Antillogorgia elisabethae produziert. Einem Team der TU München ist es nun mit internationalen Partnern gelungen, diesen Wirkstoff in Bakterien herzustellen.

Ohne Tenside wäre die Welt um einiges schmutziger: Die oberflächenaktiven Moleküle bilden die Grundlage für Spülmittel, Waschmittel, Haushaltsreiniger und Körperpflegeprodukte. Ihre einfachste Form, die Seife, stellen Menschen schon seit Jahrtausenden her. Lange dominierten den Markt synthetische Tenside, die jedoch meist wenig hautfreundlich sind, auf Erdöl basieren und nicht biologisch abgebaut werden können. Letzteres konnten Forscher zwar in neueren Produkten lösen, doch die Zukunft, da sind sich Experten einig, gehört den sogenannten Biotensiden.

Weizen gehört zu den wichtigsten Nahrungspflanzen. Viele Lebensmitteln vom Brot über Pizza bis hin zum Bier werden aus dem Getreide hergestellt. Doch viele Menschen leiden unter einer Weizenunverträglichkeit, der Zöliakie. Sie reagieren allergisch auf das Weizeneiweiß Gluten. Die Zahl der an Zöliakie Erkrankten ist in den vergangenen Jahren stark gestiegen. Bis zu 1% der Erwachsenen sind betroffen.

Biofilme sind ideale Lebensräume für Mikroorganismen. Bevorzugt an Oberflächen zu sogenannten wässrigen Systemen bilden sie im Laufe der Zeit eine glitschige, meist unsichtbare Schicht, der nur schwer beizukommen ist. Nicht nur hinderlich, sondern auch gefährlich sind Biofilme auf Medizinprodukten wie Prothesen und Implantaten. Diese bakterielle Schleimschicht stellt ein großes Infektionsrisiko dar. Das Problem: Biofilme sind oft gegen Antibiotika und Antimykotika resistent.