Wer braucht schon Sonne

News: Wer braucht schon Sonne

Die meisten Kieselalgen benötigen Licht - sonst verhungern sie. Ohne ihre primäre Energiequelle bricht ihr gesamter Stoffwechsel zusammen. Vor diesem Problem steht jeder, der die winzigen Einzeller in großen Mengen züchten will. Mit nur einem einzigen eingeschleusten Gen konnten Forscher nun jedoch eine Kieselalgenart dazu bringen, auf die Photosynthese zu verzichten und stattdessen auf Glucose als Energielieferant umzustellen. Der Massenproduktion in der "Dunkelkammer" steht nun nichts mehr im Wege.

Antje Findeklee

Das Plankton der Weltmeere bietet eine Schatzkammer an Verbindungen, die wissenschaftlich und wirtschaftlich interessant sind. Dazu gehört auch Phaeodactylum tricornutum, eine Kieselalge. Einige ihrer wasserlöslichen Inhaltsstoffe wirken offenbar entzündungshemmend, schmerzlindernd und können freie Radikale zu binden. Ein vielversprechender Kandidat also für eine Kultivierung in großem Maßstab, wäre da nicht ein Problem: das Licht.

Denn wie die meisten Kieselalgen betreibt auch Phaeodactylum tricornutum Photosynthese und nutzt das Sonnenlicht als primäre Energiequelle. Ausgedehnte Freilandanlagen, in denen die Einzeller wachsen sollen, sind jedoch schwer zu überwachen und bieten auch sonst einige Nachteile, sodass die Ausbeute und Qualität nicht unbedingt garantiert sind. Viel lieber würden die Algenzüchter ihre Schützlinge in großen, belüfteten Fermentern halten – das wäre einfacher und sicherer, da sich dann auch schädigende Bakterien besser abwehren lassen. Aber in diesen Röhren ist es den lichthungrigen Organismen nun mal zu dunkel.

Also versuchten Kirk Apt und seine Kollegen von der Martek Biosciences Corporation sowie dem Carnegie Institute of Washington, die Algen umzuerziehen. Die Einzeller sollten sich die Photosynthese abgewöhnen und stattdessen Glucose als primäre Energiequelle nutzen. Das ist den Organismen nicht fremd, schließlich besitzen sie alle dafür notwendigen Stoffwechselkomponenten. Es haperte nur an einem Detail: Die winzigen Algen konnten nicht ausreichend Glucose aufnehmen.

Ein Gen für ein entsprechendes Transportprotein schaffte Abhilfe. Dabei experimentierten die Forscher mit verschiedenen Spendern – menschlichen roten Blutzellen, einer anderen Algenart und Hefe. Während die eingeschleusten menschlichen und pflanzlichen Gene tatsächlich die Glucose-Aufnahme deutlich ankurbelten, war das Hefe-Gen offenbar keine Hilfe.

Als die Forscher nun die modizifizierten Einzeller in deren neues dunkles Zuhause umsiedelten, fühlten diese sich dort direkt pudelwohl. Sie leben darin sogar in weit größeren Dichten als ihre Freilandverwandten. Neben der besseren Kontrolle wächst also auch noch die Ausbeute.

Ein Wermutstropfen allerdings bleibt für die Wissenschaftler. Nicht immer wird es so einfach sein, durch ein einziges eingeschleustes Gen den Stoffwechsel von Organismen so tiefgreifend zu verändern. Und wie viele weitere solche "Glücksfälle" aufzuspüren sind, muss sich erst zeigen. Aber die Forscher sind schon eifrig dabei, andere, wirtschaftlich interessante Algen genetisch zu verändern, sodass sie in Fermentern gezüchtet werden können.