Wie sich Seegurken vor Biofilmen schützen - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

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16.07.2020

Wie sich Seegurken vor Biofilmen schützen

Kurz & Knapp
  • An der Außenwand von Booten, die lange im Wasser liegen, bilden sich Biofilme und Bewuchs. Einen Schutz davor bieten sogenannte Antifouling-Beschichtungen.
  • Meerestiere wie die Seegurke sind gegen solche Biofilme gefeit. Den Grund für diesen natürlichen Antifouling-Effekt haben Forschende aus Oldenburg aufgedeckt.
  • Seegurken produzieren den Wirkstoff Saponin, der sie vor solchen Ansiedlungen schützt. Die Erkenntnisse könnten die Basis für neue umweltfreundliche Biolacke liefern.

Naturstoff mit Antifouling-Effekt

Forschende der Universität Oldenburg sind auf der Suche nach biologisch abbaubaren Lacken, die Schiffe vor Biofilmen schützen, einen Schritt weitergekommen. Sie konnten klären, wie sich Meerestiere wie Seegurken vor solchem Bewuchs schützen. Demnach produzieren Seegurken Wirkstoffe wie Saponine, die eine Ansiedlung verhindern können.

Ob Fischerboote oder Ozeanriesen: An Booten, die länger im Wasser liegen, bilden sich sogenannte Biofilme. Mikroorganismen, Algen und aber auch Meerestiere wie Muscheln besiedeln Rumpf, Kiel und Ruderblatt und können zum Handicap für große wie kleine Schiffe werden. Antifouling-Beschichtungen, die zum Schutz vor solchem unerwünschten Bewuchs aufgetragen werden, enthalten jedoch meist umweltschädliche Substanzen, die nach und nach ins Wasser gelangen.

Eine nachhaltige und biobasierte Lösung für dieses Problem könnte die Natur selbst liefern, wie Forschende der Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg zeigen. In ihrer Studie konzentrierte sich ein Team um Peter Schupp auf ein Meerestier, das gegen solch einen Biofilm gefeit ist: die Seegurke. Die Untersuchungen wurden im Rahmen des Fördermaßnahme „Biodiversity & Health“ vom Bundesforschungsministerium gefördert.

Saponine sorgen für Schutz

Obwohl das am Meeresboden lebenden Tier auf Grund seiner Walzen-Form und seiner langsamen Fortbewegung ein idealer Kandidat für eine Besiedlung mit Biofilmen wäre, sind Seegurken frei davon. Welche Substanzen für den natürlichen Antifouling-Effekte verantwortlich sind – das beschreiben die Umweltbiochemiker in ihrer Studie. Demnach produzieren die Meerestiere je nach Gattung verschiedene Wirkstoffe, die eine Ansiedlung verhindern. Hier waren es insbesondere Saponine, die zum Schutz vor Biofilmen beitragen. „Mit unseren Methoden konnten wir bestimmte Saponine identifizieren, die sich besonders gut als Antifouling-Substanzen eignen“, sagt Elham Kamyab, Doktorandin in der Arbeitsgruppe Umweltbiochemie von Schupp. Aber: Nicht alle Saponine boten einen gleichwertigen Schutz.

Schutzeffekt der Saponine variiert

Die unterschiedliche Wirkung hängt demnach von der Art der Seegurke, der Saponin-Konzentration und der molekularen Struktur dieses Wirkstoffs ab. Die Forschenden sind überzeugt, dass Saponine einen effektiven Schutz gegen Biofilme darstellen. Der marine Wirkstoff könnte der Schlüssel für die Entwicklung neuer biologisch abbaubarer Lacke sein, die künftig Schiffe aber auch Messgeräte vor den unerwünschten Anhaftungen zu schützen. Gleichzeitig würden Wartungsarbeiten und Kosten gespart und die Umwelt geschont.

Auf Grund ihrer komplexen Struktur ist eine synthetische Herstellung der Saponine noch zu kostspielig. „Wissen wir jedoch genauer über die molekularen Strukturen Bescheid, können wir die wirksamen Teile des Moleküls identifizieren, um sie später industriell herzustellen“, sagt Schupp.