Montag, 15. September 2008

Neue Biosprit-Quelle: Bakterien wandeln Xylane um

Ein gentechnisch verändertes Bakterium kann eine große Gruppe bislang kaum genutzter Holzbestandteile zu Alkohol umbauen und erschließt eine neue Quelle für Biosprit. Das berichtet eine Gruppe um Joe Shaw vom Dartmouth College in Hanover (US-Staat New Hampshire) in den "Proceedings" der US-Akademie der Wissenschaften.

Die Forscher haben sich der Xylane angenommen, einem Hauptbestandteil von Holz, Stroh oder Blättern. Xylane sind aus einer reichhaltigen Mischung zuckerartiger Einzelbausteine zu langen Ketten zusammengefügt. Sie tragen zur Festigkeit des Holzes bei, ähnlich wie die sehr stabile Zellulose. Die Substanzen gehören zu den häufigsten Biomolekülen überhaupt – eine potenziell große Energiequelle. Stroh besteht zu 15 bis 20 Prozent daraus, die Rückstände von Zuckerrohr zu fast einem Drittel, Laubhölzer zu 20 bis 25 Prozent. Xylose ("Holzzucker") wiederum bildet einen großen Anteil der Xylane. Das umkonstruierte Bakterium wandelt derzeit 1 Gramm Xylose in 0,46 Gramm Ethanol um.

Drei Gene ausgeschaltet

In den neuen Mikroorganismen von Shaw und seinen Kollegen sind gleich drei Erbanlagen ausgeschaltet worden. Dies bedeutet einen tiefen Eingriff in den Stoffwechsel der Mikroben (Thermoanaerobacterium saccharolyticum). Im Ergebnis werden Xylane und viele andere zuckerähnliche Moleküle aus der Biomasse zu Ethanol umgebaut. Dieses wird von den Bakterien als einziges Produkt in die Nährlösung abgegeben. Unveränderte Bakterien wandeln die Biomasse auch noch in zahlreiche unerwünschte Säuren um. An der Studie beteiligt ist das US-Biotechnikunternehmen Mascoma Corporation, deren Mitarbeiter gemäß den Statuten des Journals finanzielle Interessen an der Arbeit erklären. Bevor das neue Bakterium – oder seine künftigen Nachfolger – industriell eingesetzt werden kann, muss noch einiges an Arbeit geleistet werden.

Eines der Hauptziele: Die Forscher möchten neue Versionen ihrer Keime auch auf Zellulose loslassen, den Hauptbestandteil von Holz. Diese Substanz wird bereits jetzt zu Ethanol gemacht, allerdings in einem sehr aufwendigen Verfahren: Stroh zum Beispiel wird mit heißem Dampf vorgekocht, dann werden große Mengen gentechnisch hergestellter Enzyme zugegeben, um die aufgeschlossene Zellulose in vergärbare Zuckermoleküle zu zerlegen. Wer Pflanzen mit Enzymen oder Hitze in ihre chemischen Bausteine zersetzt, bekommt immer eine wilde Mischung aus zahlreichen Zuckern und zuckerähnlichen Molekülen. Um möglichst das ganze Potential dieser Mischung zu erschließen, arbeiten viele Wissenschaftler an verschiedenen Mikroorganismen.

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