Merken Drucken 21.04.2005, 19:56 Schriftgröße: A A A

Das große Krabbeln

Genetiker entziffern das Erbgut ganzer Biotope und wecken das Interesse der Energie- und Chemiebranche. Denn Bakterien sind in der Lage aus ungewöhnlichsten Rohstoffen Energie zu gewinnen. von Sascha Karberg

Ein Wassertropfen enthält ein ganzes Universum. Das hat schon der Märchenerzähler Hans Christian Andersen begriffen. Wenn seine Figur Kribbel-Krabbel durch ein Vergrößerungsglas einen Tropfen Grabenwasser betrachtet, sieht er eine Stadt aus "tausend Tierchen". Diese "hüpften und sprangen, zerrten aneinander und fraßen voneinander". Was da genau umhertollte, wusste Kribbel-Krabbel zwar nicht - aber er war begeistert von dem, was sich in diesem Mikrokosmos auftat.

Ähnlich euphorisch wie die Märchenfigur sind heute die Forscher, die diese Geheimnisse lüften wollen. Und sie sind ähnlich unwissend: Höchstens ein Prozent der geschätzten 100 Millionen Mikrobenarten können sie erkennen.

Wenn Wissenschaftler das Genprofil von Bakterien ergründen, treibt sie nicht bloß die Lust am Forschen. Gelingt es, Millionen neuer Erbgutschnipsel aufzulisten, winkt eine Reihe interessanter Anwendungen: Die Informationen über das Erbgut der Bakterien ließen sich zum Beispiel nutzen, um nach neuen Energiequellen zu suchen, Ölteppiche zu bekämpfen oder neue Verfahren für die chemische Industrie zu entwickeln.

Vergleich von Walskeletten mit Ackerboden

Bisher mussten Wissenschaftler eine Mikrobe im Labor züchten, um sie genauer zu untersuchen. Die Vielfalt des Lebens dieser Winzlinge zeigt erst das neu entstehende Forschungsgebiet der Metagenomik. Anders als bei bisherigen Genomanalysen ganzer Lebewesen untersuchen Forscher die DNA von Umweltproben - zum Beispiel aus Ozeanen oder Böden. Mit Erfolg: Ein deutsch-amerikanisches Forscherteam berichtet heute im Fachjournal "Science", wie es gelungen ist, zwei grundverschiedene Proben zu analysieren und zu vergleichen: Walskelette aus der Tiefe des Ozeans und Ackerboden-Proben von einer Farm in den USA.

Das Resultat sind einzigartige Genprofile, "Fingerabdrücke" eines Lebensraumes, wie Peer Bork es nennt. Der Bioinformatiker vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg hat gemeinsam mit seinen Kollegen erstmals solche metagenomischen Fingerabdrücke unterschiedlicher Lebensräume verglichen. Die Analyse zeigte zum Beispiel, dass an einem Walskelett viel mehr Bakterienarten nagen als vermutet. "Solche Analysen waren bisher schlicht unmöglich", sagt Bork. Nun ließe sich bestimmen, "warum ein Ackerboden unfruchtbar ist, ob die Darmflora gesund ist oder welche Bakterien im Mundraum für die Karies verantwortlich sind".

Es war der weltbekannte Genomforscher Craig Venter, der die Metagenomik populär machte. Vor zwei Jahren nahm er Wasserproben aus der Sargassosee vor der Küste Floridas, isolierte die DNA und schickte sie durch die Sequenzierapparaturen des TIGR, seines ehemaligen Instituts. Inzwischen ist es das Institute for Biological Energy Alternatives, für das Venter mit seiner Yacht "Sorcerer II" um die Welt segelt und Proben nimmt. Millionen von Genen hat er isoliert. Und er sucht weiter an so ungewöhnlichen Umgebungen wie zum Beispiel in der New Yorker Luft.

Revolution Metagenomik

Venter weiß, dass sich das lohnen kann. Das US-Energieministerium förderte seine Expedition, um neue Energiequellen aufgezeigt zu bekommen. Denn Bakterien sind in der Lage, aus den ungewöhnlichsten Rohstoffen Energie zu gewinnen.

Rolf Daniel, Mikrobiologe von der Universität Göttingen, sagt, dass die Metagenomik nicht allein für Ökologen eine "Revolution" ist. Die Industrie habe großes Interesse, neue Gene zu erschließen. Das Erbgut seltener Bakterien könnte zum Beispiel Enzyme kodieren, die für die Produktion von chemischen Verbindungen taugen.

Die Metagenomik könnte sogar der kritisierten Gentechnik einen Ausweg weisen. Anstatt Bakterien gentechnisch zu verändern, um Ölverschmutzungen oder Gift im Boden abzubauen, hilft die Forschung, natürliche Lösungen zu finden. "Die Menschen versuchen seit Jahrzehnten, die Bakterien zu optimieren", sagt Bork. "Die Evolution macht das seit mehr als drei Milliarden Jahren. Wahrscheinlich müssen wir nichts verändern - weil das, was wir brauchen, längst da ist."

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