Biotechnologie/Systembiologie

Cyanobakterien gehören zu den ältesten Lebensformen der Erde. Sie gelten als Erfinder der pflanzlichen Photosynthese und sind heute ein wichtiger Naturstoff, um Peptide, Aminosäuren oder Vitamine herzustellen. Einst wurden sie als Blaualgen bezeichnet und den Algen zugeordnet. Mittlerweile gehen Forscher aber davon aus, dass diese Millionen Jahre alten Organismen einen eigenen Bakterienstamm repräsentieren. Etwa 1.500 Arten sind bekannt. Einige davon gehören zum Repertoire des Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH.

Hautcreme, Nagellack, Brustimplantate: Die Biotech-Spinnenseidenproteine von AMSilk stecken bereits in einer Reihe von Produkten des Alltags. Seit es dem Martinsrieder Unternehmen 2013 erstmals gelungen ist, seine mithilfe von Mikroorganismen hergestellten Spinnenseideproteine zu Fasern zu verarbeiten, ist auch die Textilbranche an dem biobasierten Supermaterial hochinteressiert.

In der Biotechnologie dienen Zellen als kleine Fabriken, um gezielt bestimmte chemische Verbindungen herzustellen. Dazu müssen Forschende zunächst geeignete Organismen finden und dann auch noch mit den speziellen Anforderungen und sonstigen Stoffwechselaktivitäten des jeweiligen Organismus‘ zurechtkommen. Weltweit arbeiten Wissenschaftler daher daran, künstliche Zellen herzustellen, die ganz auf ihre jeweiligen Aufgaben zugeschnitten sind.

Die Optogenetik hat sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen und äußerst aufschlussreichen Werkzeug der biologischen Forschung entwickelt. Dabei werden mithilfe von lichtsensitiven Proteinen Ionenkanäle gesteuert. Trifft Licht mit einer bestimmten Wellenlänge auf solche Photosensoren, öffnen oder schließen sich diese Kanäle und beeinflussen so die Signalübertragung von Zelle zu Zelle. In der Neurobiologie konnten auf diesem Weg bereits detaillierte Zusammenhänge zwischen der neuronalen Aktivität und bestimmten Verhaltensmustern geklärt werden.

Viele Pflanzen haben Strategien entwickelt, die sie befähigen, auch auf nährstoffarmen oder trockenen Böden zu wachsen. Diese Anpassungsfähigkeit ist wichtig, denn oft konkurrieren sie mit anderen Gewächsen auf engstem Raum um kostbare Nährstoffe, Wasser oder Sonnenlicht. Doch wofür entscheidet sich eine Pflanze in einer solchen Stresssituation: wachsen oder verteidigen?

Meere und Ozeane sind reich an Bioressourcen. Diese auf nachhaltige Art und Weise langfristig zu erschließen, ist das Ziel von Akteuren aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft, die sich der Blue Bioeconomy verschrieben haben.

Kreuzfahrten sind beliebter denn je. Seit 2009 ist die Zahl der Schiffsreisenden weltweit kontinuierlich gestiegen. Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes haben allein 2018 28 Millionen Menschen weltweit ihren Urlaub an Bord solcher Ozeanriesen verbracht. In diesen schwimmenden Kleinstädten fallen dementsprechend, ähnlich wie an Land, erhebliche Mengen organischer Abfälle an. Bisher wurden diese in zulässigen Zonen im Meer entsorgt.

Bioabfall ist kein gewöhnlicher Müll. Es ist ein kostbarer Rohstoff, der über die Kaskadennutzung in Biogasanlagen zu Biogas vergoren wird und entweder zur Energieerzeugung oder als Kompost in der Landwirtschaft genutzt werden kann. Seit Januar 2015 ist es in Deutschland daher Pflicht, Bioabfälle getrennt von Restmüll zu entsorgen. Etwa elf Millionen Tonnen Kaffeesatz, Obst- und Gemüsereste oder Backwaren landen so jährlich in der Biotonne.