Eine genetische veränderte Hefe könnte in Zukunft bei der Herstellung von besserem Biosprit helfen. Die neue Hefe kann gleich drei Zuckermoleküle zu Alkohol umwandeln und hat damit ein wesentlich breiteres Einsatzgebiet. So könnte die Biospritherstellung nicht mehr in Konkurrenz zur Lebensmittelindustrie stehen.

Eine aussichtsreiche Alternative zu klimaschädlichen Treibstoffen aus Erdöl und Erdgas ist Biosprit. Dieser Alkohol enthält ebenfalls viel Energie und entsteht, wenn Hefe Zucker vergärt. Im Prinzip ist das der gleiche Prozess, mit dem Schnaps hergestellt wird. US-Forscher haben nun eine gentechnisch veränderte Hefe konstruiert, die besonders viele verschiedene Zuckermoleküle zu Bio-Treibstoff werden lässt. Das Team um Yong-Su Jin von der University of Illinois in Urbana hat seine Resultate in den "Proceedings" der US-Akademie der Wissenschaften veröffentlicht.

In der Photosynthese bauen Pflanzen mit der Energie der Sonne aus Wasser und Kohlendioxid Zuckermoleküle auf. Das bekannteste darunter ist die Glukose. In der festen Zellwand liegt dieser Zucker aber nicht appetitlich zum Zubeißen vor, sondern fest miteinander zu Cellulose verknüpft. In der äußerst stabilen Zellwand finden sich viele weitere eng verwandte Moleküle, etwa die Xylose. Bislang, so schreibt das Team, vergärt Hefe in erster Linie nur die Glukose zum begehrten Biosprit (Ethanol, Trinkalkohol).

Vergärung von alten Fensterrahmen möglich

Das aber schafft eine Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion: Die Hauptquellen Mais und Zuckerrohr sind auch für die Ernährung wichtig. Besser wäre es, Zucker und ähnliche Zellwandmoleküle aus minderwertigeren Quellen zu Alkohol zu vergären. Stroh, Gräser, alte Fensterrahmen und vieles mehr ließen sich so einsetzen. Das Team präsentiert nun eine Hefe (Saccharomyces cerevisiae) mit deutlich erweitertem Einsatzspektrum: Sie macht gleich drei Zuckermoleküle – Glucose, Cellobiose und Xylose – zu Alkohol.

Damit verbreitern sie wie gewünscht die Ausgangsbasis der Spritproduktion. Cellulose macht den Hauptteil der Zellwand aus, Xylose immerhin noch fast ein Drittel (etwa 30 Prozent). Weil Hefe keinen Stoffwechselweg für Xylose besitzt, ließ sich dieser Anteil bisher nicht nutzen. Das Team schleuste dazu mehrere zusätzliche Erbanlagen in die Hefe ein. Aus einem Pilz stammen zwei Gene für Enzyme, die den Abbau von Glucose verbessern. Von einer anderen Hefe stammen Erbanlagen für den Abbau der auch Holzzucker genannten Xylose. Das Team geht davon aus, dass sich die Eigenarten seines neuen Hefestammes auf industriell genutzte Hefen übertragen lassen.