Biotechnologie/Systembiologie

Zahlreiche Regionen der Weltmeere sind überfischt. Für so manche Fischart sagen Studien den Populationskollaps innerhalb der nächsten 30 Jahre vorher. Zugleich bilden Fisch und Meeresfrüchte in vielen Regionen das Hauptnahrungsmittel und auch anderswo ist die Nachfrage ungebrochen groß. Eine wachsende Bedeutung kommt deshalb Aquafarmen zu, in denen Fisch oder Meeresfrüchte gezüchtet werden. Doch die Effizienz der Aufzucht in Aquafarmen ist schlecht – was eine deutsche Forschungskooperation nun ändern will.

Die Geschichte der Tenside begann vor mehr als 4.500 Jahren mit der Herstellung der ersten seifenähnlichen Substanz aus Olivenöl und Holzasche. Heute sind die waschaktiven Substanzen aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken und finden sich in praktisch jedem Wasch- oder Spülmittel. Als Emulgatoren haben sie selbst in Lebensmittel ihren Weg gefunden, denn Tenside verringern die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen und ermöglichen es, Wasser und Öl fein zu vermengen. Moderne Tenside sind zudem meist biologisch abbaubar.

Peptide maßzuschneidern ist ein erklärtes Ziel vieler Forscher. Dabei eifern Wissenschaftler der Natur nach, in der Mikroorganismen die winzigen Eiweißmoleküle wie am Fließband zusammenbauen können. Eine wichtige Etappe bei der Peptidsynthese hatten Forscher der Frankfurter Goethe-Universität bereits im vergangenen Jahr gemeistert.

DNA ist nicht nur Träger der Erbinformation. Für manche Biotechnologen ist das Biomolekül auch ein Werkstoff mit faszinierenden Eigenschaften. So etwa für Bioingenieure, die sich mit DNA-Origami beschäftigen. Biomechaniker der TU München haben jetzt eine vielversprechende Anwendung für die Pharmazie geschaffen.

Landpflanzen erzeugen aus Kohlendioxid und Sonnenenergie Biomasse, in der sich wertvolle Bausteine für die Bioökonomie befinden. Leicht übersehen wird dabei, dass auch Algen enorme Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernen – etwa so viel wie die gesamte Landvegetation. Die Algen produzieren auf diesem Weg vor allem Mehrfachzucker, deren Abbauprodukte wichtige Nahrungsquellen für zahlreiche marine Organismen sind. Einen dieser Abbauprozesse hat ein internationales Forscherteam unter deutscher Leitung nun aufgeklärt.

Kohlendioxid bildet für viele Organismen die Grundlage, um durch ihren Stoffwechsel Kohlenstoffverbindungen zu erzeugen. Pflanzen und bestimmte Bakterien nutzen dazu die Photosynthese, andere Bakterien die Chemosynthese. Tiere besitzen diese Fähigkeit jedoch nicht und haben deshalb Symbiosen mit entsprechenden Einzellern gebildet. Auch das Bakterium Kentron galt bislang als chemosynthetischer Symbiont des Wimperntierchens Kentrophoros.

2017 hatten der deutsche Spezialchemiekonzern Evonik und das niederländische Unternehmen DSM gemeinsam Veramaris gegründet. Jetzt hat das junge Joint Venture die industrielle Bioproduktion gestartet und in Blair (USA) die nach eigenen Angaben weltgrößte Anlage zur fermentativen Herstellung von Omega-3-Fettsäuren in Betrieb genommen.

Weltweit produzieren geschätzt 100.000 Tierarten Giftstoffe. Manche dienen dem Schutz vor Fressfeinden, andere der Jagd auf Beute. Vielen Giften ist gemein, dass sie in geringer Dosierung das Gegenteil sein können: Wichtige Blutdrucksenker, Gerinnungshemmer und Schmerzmittel basieren auf tierischen Toxinen, und ein Toxin des Bakterium Bacillus thuringiensis sorgt als biologisches Insektizid für Aufsehen. Anders als bei Schlangen oder Spinnen ist über die Giftstoffe von Raubfliegen bislang wenig bekannt.

Ebenso wie der Mensch als Ganzes altert auch sein Erbgut. Einer dieser Alterungsmechanismen ist die Methylierung, bei der kleine Moleküle, sogenannte Methylgruppen, an die DNA angeheftet werden. Oftmals haben diese Methylierungen eine regulatorische Funktion und sind reversibel. Doch unter dem Strich nimmt das Ausmaß der Methylierung im Verlauf des Lebens zu. Fraunhofer-Forscher haben jetzt im Projekt „DrugTarget“ eine Methode entwickelt, um anhand der Methylierungen das Alter eines Menschen zu bestimmen.