Ölteppich: Bakterien sollen Dreckbrühe verputzen

Von Franziska Badenschier

Nach dem Bombardement eines Kraftwerks hat sich vor der libanesischen Küste ein gigantischer Ölteppich ausgebreitet. Bei ähnlichen Katastrophen sollen künftig erdölfressende Bakterien helfen. Deutsche Forscher haben jetzt das Genom der wichtigsten Art entziffert.

Auf Ölkatastrophen war und ist die Natur nicht vorbereitet. Und so ist sie auch mit dem aktuellen Unglücksfall an der libanesischen Küste überfordert. Nachdem die israelische Luftwaffe am Wochenende ein Kraftwerk in Dschija südlich von Beirut bombardiert hatte, liefen aus einem der fünf Tanks mindestens 15.000 Tonnen Schweröl aus. Nun schwappt ein über 100 Kilometer langer Ölteppich an der Küste des östlichen Mittelmeers. Nach Angaben der Umweltstiftung World Wildlife Fund (WWF) sind vor Ort Flora, Fauna und die Bevölkerung von den Auswirkungen der Ölkatastrophe bedroht.

Noch immer gibt es keine wirklich effiziente Strategie für den Ölabbau; deutsche Projekte wurden bisher auch nicht zu Ende geführt. Jetzt aber könnte ein Erfolg von Biotechnologen aus Deutschland neuen Schwung in die Forschung und Entwicklung bringen.

Erstmals sei das komplette Genom des wohl wichtigsten erdölfressenden Meeresbakteriums entziffert worden, nämlich das der Art Alcanivorax borkumensis. Das schreiben Wissenschaftler der Universität Bielefeld und des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in der Fachzeitschrift "Nature Biotechnology". Die biochemischen Tricks von Alcanivorax borkumensis könnten "neue Wege für die effektive und umweltfreundliche Reinigung ölverseuchter Gewässer aufzeigen", so das HZI.

HZI-Biotechnologe Vitor Martins dos Santos bezeichnet das Ergebnis der zweijährigen Arbeit als Meilenstein. Bisher hätte man lediglich gewusst, dass es in Gewässern erdölfressende Bakterien gibt, auch seien bereits einige Arten identifiziert.

Hoffnungsträger: das Bakterium von Borkum

Damit diese Meeresbakterien in Zukunft gezielt eingesetzt werden und sie manche Ölkatastrophen bereinigen können, erforschen nicht nur Mikrobiologen die erdölfressenden Mikroben, sondern auch Wissenschaftler anderer Disziplinen - wie die Biotechnologen aus Braunschweig und Bielefeld. Die Sache hatte für sie nur einen Haken: "Wir wussten nicht, wie wir diese Organismen zu unserem Vorteil nutzen können", sagt Martins dos Santos.

Nun, da das erste vollständige Genom vorliegt, können die Wissenschaftler erste Antworten liefern: Sie hätten "eine Fülle von Genen" gefunden, die unter anderem Baupläne für viele Molekültransporter und Enzyme enthalten, die beim Abbau von Öl helfen. Laut der Studie konnten die Forscher aus der Gensequenz von Alcanivorax borkumensis auch herauslesen, wie die Bakterien auf Stress reagieren, sich in ölverschmutzten Gewässern vermehren und sich gegenüber anderen Mikroorganismen behaupten.

Die entzifferte Art gehört zu den weltweit wichtigsten Erdölfressern. Zuerst wurde sie auf der Insel Borkum isoliert - daher auch der Artname Alcanivorax borkumensis. Bezeichnenderweise ist diese Spezies in unverschmutzten Gewässern fast nicht zu finden. Wenn aber irgendwo auf See ein Tanker ausgelaufen ist und deswegen das Wasser wortwörtlich pechschwarz wird, haben die wenigen Bakterien reichlich zu futtern und vermehren sich.

"In Ölteppichen machen die Bakterien dieser Art bis zu 80 Prozent der Mikrobenpopulationen aus", hat Martins dos Santos beobachtet. Dabei sind viele erdölabbauende Arten bekannt. Sie gehören laut Friedrich Widdel, Direktor am Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, zu etwa zehn Gattungen. Warum ausgerechnet Alcanivorax borkumensis zu den wichtigsten dieser vielen Erdölfresser gehöre, zeige das entschlüsselte Genom, erklärt Peter Golyshin vom HZI.

Bakterien en masse: Das neue Putzmittel fürs Meer?

In der Gensequenz codiert seien beispielsweise Transportsysteme für Stickstoffe, Phosphate und Eisen, also für Substanzen, die die Bakterien brauchen, damit sie die Kohlenstoffe im Erdöl überhaupt verarbeiten können. Beim Menschen ist das ähnlich: Er darf nicht nur energiereiche Kohlenhydrate, Fette und Proteine essen, sondern muss auch Mineralien zu sich nehmen, um die Nahrung zu verwerten.

"Bei der von uns entschlüsselten Art sind diese Transportsysteme so gut, dass die Bakterien länger das Wasser filtern können als andere Arten", erklärt HZI-Pressesprecher Manfred Braun. Auch die vielen entdeckten Enzyme würden Alcanivorax borkumensis bevorteilen.

Laut Braun könnten die Enzyme, die den Ölabbau in den Bakterien unterstützen, aus den Mikroben isoliert und dann gegen Ölteppiche eingesetzt werden. "Wasch- und Putzmitteln setzt man ja auch reinigende Enzyme zu", erläutert Braun. Eine zweite Anwendungsmöglichkeit wäre, im Fall einer Ölkatastrophe eine bestimmte Bakterienmenge direkt auf den Ölteppich aufzubringen.

Gunnar Gerdts und Christoph Gertler von der Biologischen Anstalt Helgoland versuchen derzeit herauszufinden, wie unterschiedlich sich die Bakterien im Labor und in der Natur verhalten. Gerdts erforscht, wie Öl unter Naturbedingungen nach einem Tankerunfall abgebaut wird. Zugleich testet Doktorand Gertler in Tanks mit Meereswasser und Öl, welche der 50 verschiedenen Kombinationen aus gelöstem Dünger, Ölbindemittel und Mikroben das Öl am schnellsten und besten vernichtet.

Gerade erst wurden in einen Tankbehälter etwa 400 Liter des Öls vom Typ "Bunker C" gekippt. "Das bleibt bei der Ölverfeinerung übrig und ist das fieseste Öl, was es gibt. Es ist besonders problematisch für die Umwelt", sagt Gerdts. "Und es ist das Öl, das die herumschippernden Tanker als Treibstoff geladen haben."

Erdölfresser gibt es seit Jahrmillionen

Im Katastrophenfall könnten die Bakterien alleine nicht viel ausrichten. Mehr Nährstoffe und Bewegung könnten die Ölfresser jedoch leistungsfähiger machen. Die Nährstoffe brauchen sie für die einzelnen Abbauschritte. Und wenn durch Wind, der über dem verschmutzten Wasser weht, oder durch Strömungen im Wasser selbst mehr Bewegung in der Brühe ist, gibt es auch mehr Sauerstoff für die Bakterien - und den brauchen sie, weil das Öl ohne Sauerstoff nicht abgebaut werden kann.

Vor vielen Millionen Jahren waren all diese Überlegungen gar nicht nötig. Die Natur hatte es so eingerichtet, dass einige Meeresbakterien kleine Mengen Erdöl, wie sie zum Beispiel im Golf von Kalifornien ständig aufsteigen, einfach auffressen und so die Meere sauber halten.

Auch heute noch vertilgen einige Mikroben Erdöl mit Hilfe von Sauerstoff. Seit der Mensch den Rohstoff in großem Stil nutzt, gibt es jedoch Probleme. Mikrobiologe Widdel nennt die zwei größten: die Riesenmengen an Öl, wie sie bei einem Tankerunglück oder jetzt in Dschije ins Meer geraten, und die sauerstoffarmen Ölklumpen, die bis zu 100 Jahre alt und im Prinzip nicht mehr abbaubar sind. Die Erdölfresser sind dann einfach überfordert.

Damit sie in Zukunft ganze Ölteppiche vernichten können, werden wahrscheinlich größere Mengen von Alkanivorax borkumensis oder einige ihrer Enzyme in dem verschmutzten Wasser ausgesetzt. Von Genmanipulation halten die Biotechnologen aus Bielefeld und Braunschweig indes nichts. "Die Natur hat Alcanivorax borkumensis schon optimiert", sagt HZI-Pressesprecher Braun. "Die Mikrobe ist perfekt."

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