Biotechnologie/Systembiologie

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.

CRISPR-Cas9 hat die Molekularbiologie revolutioniert. Das enzymatische System funktioniert wie eine Schere, die DNA an einer definierten Stelle schneiden kann, um Gene zu deaktivieren oder neue Gensequenzen einzufügen. Damit CRISPR-Cas9 die richtige Stelle zum Schneiden findet, wird es mit einer zielabhängigen sogenannten guide-RNA kombiniert. Doch selbst die irrt zu einem gewissen Prozentsatz bei der Zielfindung.

Um eine akute Infektion mit dem Corona-Virus nachzuweisen, werden täglich Tausende Tests auf Basis der Polymerasekettenreaktion (PCR) durchgeführt. Mithilfe dieses molekularen Kopierverfahrens wird in den Abstrichen das Erbgut des Virus nachgewiesen, das aus dem Biomolekül Ribonukleinsäure (RNA) besteht. Die wenigen Virus-RNA-Moleküle werden zunächst in DNA umgeschrieben und dann durch die PCR in zahlreichen Kopierzyklen vervielfältigt. Erst auf diese Weise kann die Existenz des Viren-Erbguts in den Proben ermittelt werden.

Satellitendaten dienen längst nicht mehr nur zur Wettervorhersage. Sie liefern Agrarforschern wichtige Informationen zu Bodenbeschaffenheit oder Pflanzenwachstum und sind die Grundlage für Ernteprognosen. Auch für Meeresforscher sind die Daten aus dem Orbit ein wichtiges Werkzeug, um aus der Ferne das Algenwachstum beobachten zu können. Bisher konnte man mithilfe der Satelliten die Menge des Pflanzenfarbstoffs Chlorophyll im Wasser und damit die Algenkonzentration messen.

So manche Feinchemikalie haben Wissenschaftler sich in der Natur abgeschaut. Auch Phenylglycin ist eine Substanz, die von Bakterien hergestellt wird. Allerdings gibt es von ihr zwei spiegelbildliche Formen – L-Phenylglycin und D-Phenylglycin. Ersteres ist das Produkt der Mikroorganismen, letzteres eine medizinisch hoch interessante Verbindung, die jedoch nur auf konventionelle Weise in einem petrochemischen Prozess hergestellt werden kann – bis jetzt.