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Dass Bakterien nicht nur krank machen können, sondern auch in der Lage sind nützliche Dinge zu bewirken, ist seitdem sich probiotische Bakterien im Joghurt finden lassen fast schon jedermann bekannt. Dass es aber auch Bakterien gibt, die Öl verwerten können, dürfte dem ein oder anderen dann doch neu sein. Irgendwie ist jedoch klar, dass es für ein organisches Material, welches in so großen Mengen vorhanden ist, auch „Konsumenten“ geben muss, die dies als Nahrungsquelle nutzen.
Öl gibt es jedoch nicht nur tief unter der Erde, sondern auch an der Erdoberfläche sammelt sich einiges davon an. An dieser Tatsache ist allerdings gerade der Mensch nicht ganz unschuldig. Schätzungsweise über 100 Millionen Tonnen pro Jahr strömen beabsichtigt sowie unbeabsichtigt in die Weltmeere. Nur geringe Mengen davon stammen von natürlichen Ölfeldern, wie sie z. B. am Golf von Kalifornien vorkommen können.
Allein der Untergang des Supertankers „Prestige“ im November 2002 vor der spanischen Küste hat das dortige Meer mit 77 Millionen Tonnen Schweröl belastet. Auch aktuell gibt es wieder einen Zwischenfall, der sich Mitte Juli an der libanesischen Küste ereignete. Nach einem israelischen Bombardement am 13. und 15. Juli 2006 auf ein Kraftwerk südlich von Beirut liefen aus einem der fünf Tanks 20.000 bis 30.000 Tonnen Schweröl aus. Dieses Öl hat nun einen 100 Kilometer langen Ölteppich an der Küste des östlichen Mittelmeeres gebildet. Was das für die Umwelt bedeutet, braucht an dieser Stelle wohl nicht mehr erwähnt zu werden. Wirklich hilfreiche Strategien, um der Umweltbelastung entgegen zu treten, gibt es noch nicht.
Dies könnte sich jedoch in naher Zukunft ändern, da im Rahmen eines Förderprogramms („GenoMik – Genomforschung an Mikroorganismen“) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) an Forschungseinrichtungen in Braunschweig, Bielefeld sowie in Italien und Spanien ein Öl verwertendes Bakterium untersucht wurde. „Dieses Bakterium namens Alcanivorax borkumensis kann sich ausschließlich von den Kohlenwasserstoffen ernähren, aus denen das Erdöl besteht“, erklärt Dr. Victor Martins dos Santos, Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig (www.helmholtz-hzi.de). Nach zweijähriger Arbeit konnten die Wissenschaftler jetzt erstmals das komplette Genom dieses Bakteriums entschlüsseln, was Ende Juli in einer Online-Vorabveröffentlichung der Fachzeitschrift „Nature Biotechnology“ (www.nature.com) nachzulesen war.
Das HZI, welches erst am 18. Juli diesen Jahres aus der „Gesellschaft für biotechnologische Forschung“ (GBF) hervorgegangen war, arbeitet innerhalb eines Bielefelder Kompetenznetzes eng mit der TU Braunschweig (www.tu-braunschweig.de) sowie mit der Universität Bielefeld (www.uni-bielefeld.de) zusammen. Durch die Namensänderung soll der Hauptforschungsschwerpunkt des Zentrums ebenso verdeutlicht werden, wie die Zugehörigkeit zur Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.
Im Gespräch mit Dr. Peter Golyshin, dem Koordinator des Forschungsprojektes, erklärt er, das Alcanivorax borkumensis nicht die einzige Öl fressende Bakterienart sei. Es gibt sogar eine ganze Reihe von Bakterienarten die Öl verwerten können. Alcanivorax borkumensis zählen aber weltweit zu den wichtigsten. „Dieses Bakterium produziert ein ganzes Arsenal von sehr wirkungsvollen Öl oxidierenden Enzymen.“ Dr. Martins dos Santos fügt ergänzend hinzu: „Wir wussten vorher jedoch nicht, wie wir diese Organismen zu unserem Vorteil nutzen können.“
Die Wissenschaftler hoffen nun, dass die gewonnenen Erkenntnisse für den Umweltschutz eine große Bedeutung haben werden. Die biochemischen Eigenarten im Bakterium, die gesteuert werden von den Genen, könnten nun vom Menschen gezielt für die Reinigung verschmutzter Gewässer genutzt werden. Neben der Biotechnologie kann das grundlegende Verständnis bakterieller Überlebensstrategien durch die Auswertung des Alcanivorax-Genoms auch viel zur Medizin beitragen. „Das Erdöl abbauende Bakterium bildet einen so genannten Biofilm an der Grenzschicht zwischen Öl und Wasser“, erklärt Prof. Kenneth Timmis, der leitender Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum ist. „Und da Biofilme auch bei der Besiedelung des menschlichen Körpers durch Krankheitserreger eine wichtige Rolle spielen, könnte ein tieferes Verständnis dieses Prozesses auch für die Medizin von Nutzen sein.“
Das erste Mal wurde das Bakterium 1998 auf der Insel Borkum isoliert – wie der Artname Alcanivorax borkumensis verrät. Charakteristisch für diese Spezies ist, dass es in unverschmutzten Gewässern fast nicht zu finden ist. Nach einem Tankerunglück, wenn sich das Wasser pechschwarz färbt, vermehren sie sich jedoch schlagartig, wobei sie dann bis zu „80 % der Mikrobenpopulationen ausmachen“, hat Martins dos Santos beobachtet. Laut Friedrich Widdel, dem Direktor am Bremer Max-Planck-Institut für Marinemikrobiologie, gehören sie zu etwa zehn Gattungen. Warum gerade Alcanivorax borkumensis ausgewählt wurde, erklärt HZI-Pressesprecher Manfred Braun so: „Bei der von uns entschlüsselten Art sind die Transportsysteme für Stickstoffe, Phosphate und Eisen so gut, dass die Bakterien länger das Wasser filtern können, als andere Arten“
Das Ziel des Bielefelder Kompetenznetzwerks mit dem Namen „Genomforschung an Bakterien für den Umweltschutz, die Landwirtschaft und die Biotechnologie“ ist es, die Mechanismen der Bakterien mit wichtigen Eigenschaften für die industrielle Produktion per funktioneller Genomanalyse aufzuklären. Das Kompetenznetzwerk wurde bei seiner Gründung durch das BMBF und der Landesregierung Nordrhein-Westfalen mit 11 Millionen Euro finanziert. Ab Juli 2006 wurde nochmals eine Förderung von 7 Millionen Euro zugesichert.
Als neuer Bereich der Naturwissenschaften hat die Bioinformatik auch eine große Rolle gespielt. Neben der Analyse des gesamten Genoms mittels „shotgun“-Methode (Eine Methode um bei der Bestimmung der Reihenfolge der Basenpaare in der DNA am Computer die entstehenden Sequenzierungsabschnitte zusammenzufügen.), hat das internationale Wissenschaftlerteam die Annotation (Vorgang der Beschreibung des Bakteriums) des Alcanivorax borkumensis-Genoms mit Hilfe der in Bielefeld entwickelten „GenDB“-Software komplett mittels Internetkommunikation fertig stellen können, wie der Netzwerkkoordinator Prof. Alfred Pühler erklärt.
Weitere Untersuchungen machen Gunnar Gerdts und Christoph Gertler von der Biologischen Anstalt Helgoland (www.awi.de). Sie wollen herausfinden, wie stark die Unterschiede in dem Verhalten der Bakterien im Labor und in der Natur sind.
Obwohl die Forschung auf Hochtouren läuft, wird es wohl noch eine Weile dauern, bis die Entwicklung so weit ist, um die Enzyme aus Alcanivorax borkumensis in so großem Stil nutzen zu können, dass die Ölteppiche damit „aufgelöst“ werden können. Die zukünftige Möglichkeit Ölverschmutzungen durch die Anwendung spezieller Bakterien einzudämmen, sollte einen nicht leichtsinniger mit dem Umgang von Öl werden lassen und kein Freifahrschein sein, sich dem Öl einfach dort zu entledigen, wo es gerade bequem ist.
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