Biotechnologie/Systembiologie

Kunststoffe sind vielseitig einsetzbar und langlebig. Doch gerade die lange Haltbarkeit ist das Problem: Erdölbasierte Kunststoffe verrotten nicht oder nur unvollständig und belasten die Umwelt. Doch ganz ohne Plastik geht es noch nicht. Daher suchen Forschende weltweit auch nach Wegen, erdölbasierte Kunststoffe wiederzuverwerten. Noch wird nur ein geringer Anteil des weltweiten Plastikmülls recycelt. Mit der Identifizierung neuer Biokatalysatoren haben Forschende nun den Weg für ein nachhaltiges Recycling von Plastikabfällen geebnet.

Die Medizinforschung sucht intensiv nach neuen Wirkstoffen gegen Krankheitserreger. Forschende am Hans-Knöll-Institut haben in einem alten Bekannten nun einen solchen Wirkstoffkandidaten identifiziert: Bakterien der Gattung Pseudomonas produzieren diesen bislang unbekannten, stark antimikrobiellen Naturstoff. Während der Weg zu einem Medikament noch lang ist, könnte er schon bald in der Landwirtschaft gegen Pflanzenkrankheiten helfen.

In einer Handvoll Erde leben mehr Mikroorganismen als Menschen auf der Erde. Bakterien, Pilze, Algen und Einzeller machen etwa 70% der Biomasse aus und sind vor allem für die Land- und Forstwirtschaft nützliche Helfer: Sie versorgen Pflanzen mit Nährstoffen, prägen die Bodenstruktur, verbessern die Wasserspeicherung und fördern das Pflanzenwachstum. Darüber hinaus hat die Mikrobengemeinschaft entscheidenden Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf im Boden und damit auf die Bedeutung der Ressource als Kohlenstoffsenke.

Lebensmittelverpackungen, Kosmetikprodukte, Reinigungsmittel oder landwirtschaftlicher Dünger enthalten Mikroplastik, das in die Umwelt gelangt und dort Ökosysteme, aber auch die Gesundheit von Mensch und Tier gefährdet. Das 2019 gegründete Start-up Bioweg hat eine Alternative parat: Das in Quackenbrück ansässige Unternehmen um Gründer und Geschäftsführer Prateek Mahalwar entwickelt Mikroperlen auf Cellulosebasis, die fossilbasierte Substanzen und andere synthetische Polymere in zahlreichen Produkten wie Kosmetika und Reinigungsmittel ersetzen können.

Ohne Mikroorganismen gäbe es weder Brot, Käse noch Bier und Wein. Die Stoffwechselleistungen von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen sind vor allem mit Blick auf eine nachhaltige Wirtschaftsweise von besonderer Bedeutung. Mit ihrer Hilfe können nachwachsende Rohstoffe in neue Substanzen und maßgeschneiderte Produkte für die Bioökonomie verwandelt werden. Die industrielle Biotechnologie nutzt Mikroorganismen daher seit Jahrzehnten als Produktionsfabriken, um Chemikalien, Medikamente, Impfstoffe oder Treibstoffe herzustellen.

Die Verschmutzung von Böden und Gewässern ist ein globales Problem mit nachhaltigen Folgen für die Ökosysteme. Dabei handelt es sich unter anderem um langlebige und schwer abbaubare organische Substanzen wie Erdöl, die etwa in Mikroplastik, Pestiziden oder anderen synthetischen Chemikalien enthalten sind. Im Werkzeugkasten der Natur gibt es jedoch Mikroorganismen, die sich auf die Verwertung solcher Substanzen spezialisiert haben.

Die Corona-Pandemie hatte die Umsätze der deutschen Biotech-Branche zwei Jahre in Folge sprunghaft ansteigen lassen. Genauso groß war die Bereitschaft der Unternehmen, in Forschung und Entwicklung (F&E) zu investieren und neue Arbeitsplätze zu schaffen. Vor allem Impfstoffentwickler wie BioNTech und CureVac hatten das Rekordwachstum bestimmt. Nun scheint der Höhenflug der Branche vorbei zu sein. Die jährliche Umfrage des Branchenverbandes BIO Deutschland ergab ein eher pessimistisches Bild.