Schnelle Brüter - Designermikroben für saubere Energie

Gen-Ingenieure planen synthetisches Leben, etwa um Kohlendioxid in Biokraftstoff umzuwandeln.

"Wir betrachten ein Genom als Software oder Betriebssystem einer Zelle", sagt J. Craig Venter. "Und jetzt ist die Zeit für ein Upgrade gekommen!" Venter, als Konkurrent zum Humangenomprojekt bekannt geworden, rannte mit diesem Aufruf offene Türen ein, als er vergangenen Mai auf der Konferenz "Synthetic Biology 2.0" vor Gleichgesinnten sprach.

Viele der Teilnehmer arbeiten daran, die Gene einfacher Organismen in ungeahntem Maße neu zu verkabeln, die resultierenden Zellen ließen sich fast als synthetische Spezies bezeichnen. Venter, der mit schnellen Sequenzierverfahren dazu beigetragen hat, das menschliche Genom zu entziffern, gründete kürzlich die Firma Synthetic Genomics, die Zellen nach Kundenanforderungen herstellen will. "Diese Technologie könnte vielleicht innerhalb eines Jahrzehnts die petrochemische Industrie ersetzen."

Diese Einschätzung dürfte aber wohl zu optimistisch sein; niemand hat bis jetzt eine Zelle von Grund auf neu zusammengefügt. Immerhin vermeldet Venters Team rasche Fortschritte beim Zusammenbau künstlicher Chromosomen, die gerade genug Gene enthalten, um Leben in einer kontrollierten, nährstoff haltigen Umgebung zu ermöglichen. Innerhalb der nächsten zwei Jahre sollen die ersten synthetischen Prokaryonten gelingen, also zellkernlose Zellen, wie sie echte Bakterien und Archaebakterien haben. Am künstlichen Zellkern arbeiten die Wissenschaftler ebenfalls: "Genome von synthetischen Eukaryonten kommen spätestens in einem Jahrzehnt."

Venter prophezeit Mikroben, die Kohlendioxid aus Kraftwerksschloten auffangen und sie in Methan zum Heizen umwandeln. "Es gibt Tausende, wenn nicht gar Millionen Organismen auf unserem Planeten, die wissen, wie das geht", sagt der Forscher. "Davon eignet sich zwar möglicherweise keiner für ein Leben in kraftwerkstauglichen Fermentern, aber wir können uns die nötigen Gene für Designermikroben ausleihen, die dann beides draufhaben." In Planung sind auch biologische Systeme, die mittels Photosynthese Wasserstoff erzeugen, der dann wieder in Brennstoff zellen verbrannt werden könnte.

Die Gruppe von Steven Chu, Direktor am Lawrence Berkeley National Laboratory, arbeitet an ähnlichen Ideen. Genetisch modifiziert sollen sich Pflanzen und Algen selbst düngen und widerstandsfähiger gegen Dürre und Schädlinge sein. Diese neuen Nutzpflanzen würden hohe Ausbeuten an Zellulose bringen, die spezielle Designermikroben dann zu Brennstoff umwandeln. Chu vermutet, dass eine solche biologische Verarbeitung weit effizienter ist als energieintensive Prozesse wie die thermische Hydrolyse, die gegenwärtig benutzt werden, um aus Biomasse den Treibstoff Ethanol zu gewinnen.

Vielleicht ließen sich diese Verfahren auch mit Bakterienkulturen kombinieren, wie sie das amerikanische Unternehmen Metabolix entwickelt: In Fermentern sollen aus Pflanzenfasern Polyhydroxyalkanoat-Kunststoffe (PHA) entstehen, eine Alternative zum Plastik aus Erdölprodukten; die Abfälle wären dann wieder Futter für die Biogaserzeugung.

Bei Ölpreisen ab spätestens 80 Dollar pro Barrel lohnen sich vielleicht sogar schon Investitionen in Anlagen, die mit "natürlichen" Zellen arbeiten. GreenFuel in Cambridge (US-Bundesstaat Massachusetts) installierte Algenfarmen neben Kraftwerken, um bis zu vierzig Prozent des emittierten Kohlendioxids erneut zu binden; die geernteten Algen sind wiederum Rohmaterial für Biokraftstoffe.

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