Am 9. März 2025 veranstaltet der Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie der Freien Universität Berlin die Dahlemer Wissenschaftsgespräche. Diese Reihe, die jedes zweite Monat am ersten Mittwoch um 18 Uhr im Forschungsbau SupraFAB in Berlin stattfindet, zielt darauf ab, Einblicke in aktuelle Forschungsthemen und umfassendere naturwissenschaftliche Projekte der Universität zu bieten. Der nächste Vortrag wird von Prof. Dr. Timo Niedermeyer gehalten, der die Arbeitsgruppe „Pharmazeutische Biologie“ des Instituts für Pharmazie leitet. Sein Vortrag trägt den Titel „Umweltgifte und Arzneistoffe: Cyanobakterien in der Natur und im Labor“ und beleuchtet die Forschung zu Cyanobakterien sowie deren potenzielle medizinische Anwendung.
Die Teilnahme an diesen Vorträgen ist kostenfrei, eine vorherige Anmeldung ist nicht erforderlich. Die Dahlemer Wissenschaftsgespräche sind ein wichtiger Teil des Bestrebens der Freien Universität, die Öffentlichkeit an den neuesten Erkenntnissen in der Forschung teilhaben zu lassen.
Die Rolle der Cyanobakterien in der Biotechnologie
Cyanobakterien, auch bekannt als Blaualgen, spielen eine zentrale Rolle in dem aktuellen Forschungsschwerpunkt, der sich an der Schnittstelle von Grundlagen- und angewandter Forschung in Genetik und Mikrobiologie befindet. Diese Prokaryoten sind einzigartig, da sie die einzigen Organismen sind, die oxygenische Photosynthese durchführen können. Diese besondere Fähigkeit erlaubt es ihnen, Lichtenergie und CO2 in Kohlenhydrate und Biomasse umzuwandeln. Ihr Potenzial wird insbesondere im Bereich der grünen Biotechnologie immer stärker erkannt. Laut dem UFZ ist es das Ziel der Forschung, ein grundlegendes Verständnis der Prozesse zu erlangen, die die Photosynthese und den Metabolismus von Cyanobakterien steuern.
Eines der Schlüsselziele ist die Entwicklung von Technologien, die auf den einzigartigen Eigenschaften dieser Organismen basieren. Beispielsweise könnten Cyanobakterien zukünftig zur nachhaltigen Wasserstoffproduktion verwendet werden, ein wertvolles Nebenprodukt ihrer photosynthetischen Aktivitäten. Das Hauptproblem bleibt jedoch die eingeschränkte Verfügbarkeit von molekularen Werkzeugen für die genetische Manipulation dieser Organismen.
Herausforderungen und Fortschritte in der Forschung
Eine aktuelle Studie, veröffentlicht in dem Fachjournal ACS Catalysis von Forschenden der Ruhr-Universität Bochum und der Technischen Universität Graz, hebt die Herausforderungen und Fortschritte in der katalytischen Nutzung von Cyanobakterien hervor. Die Studie zeigt auf, dass diese Organismen Lichtenergie effizient in chemische Energie umwandeln können, was sie zu einem attraktiven Ziel für biotechnologische Anwendungen macht. Allerdings beschränken Faktoren wie Lichtverfügbarkeit und Zelldichte die großtechnologische Umsetzung.
Die Wissenschaftler haben innovative Ansätze zur Verbesserung der Produktivität von Cyanobakterien entwickelt, darunter Techniken des Metabolic Engineering. Dies umfasst die Umleitung des fotosynthetischen Elektronenflusses und das Ausschalten bestimmter Gene, um die Zellen für eine effektivere Energienutzung zu sensibilisieren. Zudem beschäftigen sich Forscher mit der Entwicklung neuer Algen-Kultivierungsprozesse, wie der Verwendung von Mini-LEDs und speziellen Geometrien, um die Effizienz weiter zu steigern.
Die interdisziplinäre Forschung wird als entscheidend erachtet, um alle erforderlichen Maßnahmen zur industriellen Anwendung von algenbasierten Biokatalysatoren zu integrieren. Dabei haben institutionelle Förderungen, wie vom Österreichischen Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung, der Deutschen Bundesstiftung Umwelt und dem Nordforsk Nordic Center of Excellence Nordaqua, das Vorankommen dieser Projekte erheblich unterstützt.
