Mikroorganismen als Technologiebetreiber - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

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11.05.2020

Mikroorganismen als Technologiebetreiber

Kurz & Knapp
  • Mikroorganismen sind unsichtbare, effiziente und nachhaltige Technologietreiber und ihre schier unbegrenzte Anzahl an unterschiedlichen Stoffwechselwegen und Enzymen macht sie höchst attraktiv für moderne Bioindustrien.
  • Nachhaltige Produktion von Wert- und Wirkstoffen in Mikroorgansimen ist ein unschlagbares und wertvolles Werkzeug der Bioökonomie.
  • Mikroorganismen werden die Schlüsseltechnologien liefern, die wir benötigen, um die globalen Probleme der Plastikverschmutzung und des klimaschädlichen Kohlenstoffdioxid zu lösen.

Mikroorganismen als Technologiebetreiber

Ein Beitrag von Prof. Dr. Wolfgang Streit, Universität Hamburg

Mikroorganismen sind häufig für die Entwicklung neuer Technologien verantwortlich. Eine der spektakulärsten Technologieentwicklung der letzten Jahre war die Entdeckung des CRISPR-Cas Systems in 2015. CRISPR-Cas ist ein bakterielles System, dass es erlaubt das Erbgut von Pflanzen, Tieren und auch des Menschen zu verändern. Die bahnbrechende Entdeckung und Entwicklung dieser Technologie ist vergleichbar mit der Entwicklung der ersten Klonierungsvektoren 1972. Diese Techniken haben, die Lebenswissenschaften grundlegend verändert und auch zur Entwicklung vieler nachhaltiger industrieller Prozesse beigetragen.

Köpfe des Wandels

Prof. Dr. Wolfgang Streit forscht und lehrt die Fächer Mikrobiologie und Biotechnologie seit 2006 an der Universität Hamburg. Zu seinen Forschungsschwerpunkten zählen unter anderem die Identifizierung von Plastikabbauenden Mikroorganismen und die Entwicklung neuer Strategien, um unerwünschte Biofilme zu bekämpfen.

Ein hochaktuelles Beispiel stellt der Nachweis von Viruspartikeln dar. Für den Nachweis werden neue Testverfahren entwickelt. Natürlich werden auch Wirkstoffe, die Infektion verhindern oder deren Folgen abmildern, entwickelt. Diesbezüglich ist das Virus COVID-19 auf Grund seiner globalen Ausbreitung einer der derzeit stärksten Technologietreiber. Zudem wird die jetzige Pandemie eine Digitalisierung von vielen Prozessen in der Industrie und unserer Gesellschaft nach sich ziehen.

Nicht immer sind die Technologieentwicklungen und Innovationen so spektakulär, wie bei den oben aufgezeigten Beispielen. Mikroorganismen helfen bei der Herstellung sehr vieler Produkte des täglichen Lebens. Dazu zählen viele Milchprodukte oder mikrobielle Enzyme für die Herstellung von Backwaren und Fruchtsäften. In Waschmitteln sind sie u. a. für das Entfernen von Verschmutzungen verantwortlich. Alleine in Deutschland werden einige Milliarden Liter Bier und Wein pro Jahr mit mikrobieller Hilfe hergestellt. Viele medizinisch relevante Wirkstoffe sind mikrobiellen Ursprungs. Hierzu zählen nicht nur Antibiotika, Anti-Tumorwirkstoffe, sondern auch Gerinnungsfaktoren sowie das Insulin und andere.

Die Herstellung all dieser Produkte in großen Mengen und in hoher Qualität ist ohne die stetige Entwicklung und den Einsatz modernster digitaler Fermentations- und Überwachungstechniken kaum denkbar. Darüber hinaus stellen die mikrobiologische Überwachung und Qualitätskontrolle von Lebensmitteln, Trinkwasser, Pharmazeutika und Kosmetika einen wichtigen Technologiesektor dar.

Auch das Auffinden neuer Enzyme, Wirkstoffe und Mikroorganismen, die als Probiotika oder Produktionsstämme Verwendung finden, ist ohne modernste Techniken und deren Entwicklung nicht durchführbar. Vor dem Hintergrund der derzeitigen Klimadiskussion sind Mikroorganismen essentielle Werkzeuge und Technologietreiber, um damit im ökologischen Sinne nachhaltig und CO2-neutreal zu produzieren. Die Entwicklung innovativer mikrobieller Produktionsprozesse erfordert zugleich Innovationen in der Fermentation und Biokatalyse.

Mikroorganismen sind aufgrund der schier unendlichen Stoffwechselvielfalt besonders geeignet neue Biokatalysatoren zu liefern und es ist zu erwarten, dass Mikroorganismen bei der Entfernung von klimaschädlichem CO2 eine Schlüsselrolle spielen werden. Auch werden Mikroorganismen uns helfen, das immense und drängende Problem der globalen Plastikverschmutzung zu lösen. Die Entwicklung der entsprechenden Technologien wird derzeit weltweit in vielen Labors mit Hochdruck vorangetrieben. Zusammenfassend kann man Mikroorganismen als hocheffiziente und nachhaltige Technologietreiber im Sinne der Bioökonomie bezeichnen.

Die hier veröffentlichten Inhalte und Meinungen der Autorinnen und Autoren entsprechen nicht notwendigerweise der Meinung des Wissenschaftsjahres 2020/21 – Bioökonomie.​