Neue Methode: effiziente Zellulose-Produktion durch Bakterien mit UV-Licht beschleunigt

BerlinWissenschaftler der ETH Zürich haben unter der Leitung von Professor André Studart eine Methode entwickelt, um Bakterien zur effizienteren Herstellung von Zellulose zu bringen. Durch den Einsatz von UV-C-Licht beschleunigten sie die Evolution der Bakterien und erzeugten zahlreiche Varianten des Bakteriums Komagataeibacter sucrofermentans. So konnten sie einige Stämme identifizieren, die bis zu 70 % mehr Zellulose produzieren als ihre natürlichen Vorfahren.

Die Produktion großer Mengen an Cellulose mit Bakterien war stets eine Herausforderung. Frühere Methoden waren langsam und lieferten lediglich geringe Mengen, weshalb sie für die industrielle Nutzung ungeeignet waren. Die neue Methode des Teams der ETH Zürich scheint diese Probleme zu lösen.

• UV-C-Licht wurde eingesetzt, um zufällige Mutationen in der bakteriellen DNA zu erzeugen.
• Einzelne Bakterien wurden in Nährstofftropfen eingeschlossen, um die Zelluloseproduktion zu überwachen.
• Ein schnelles, automatisiertes Sortiersystem identifizierte und isolierte die produktivsten Stämme.

Die Forschung entdeckte eine genetische Mutation in einem Gen, das für eine Protease - ein Enzym, das Proteine abbaut - verantwortlich ist. Diese Mutation scheint die Kontrolle der Zelluloseproduktion zu verhindern, was zu einer starken Erhöhung ihrer Menge führt.

Es ist erstaunlich, dass die Gene, die für die Herstellung von Cellulose verantwortlich sind, unverändert blieben. Dies zeigt, dass eine Veränderung der Genregulation eine effektive Methode sein kann, um die Produktion unterschiedlicher Materialien durch Mikroben zu erhöhen.

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Diese Entwicklung ist aus mehreren Gründen von entscheidender Bedeutung: Sie unterstützt den medizinischen Bereich durch Förderung der Wundheilung und Vorbeugung von Infektionen. Zudem ist sie umweltfreundlich, da die Herstellung von Zellulose mit Bakterien bei Raumtemperatur und unter Verwendung von Wasser erfolgt. Verbesserte Bakterienstämme könnten auch die Anforderungen einer großflächigen Produktion erfüllen.

ETH Zürich könnte bald mit Unternehmen zusammenarbeiten, um die Leistungsfähigkeit dieser veränderten Bakterien unter realen industriellen Bedingungen zu testen. Zudem haben sie Patente sowohl für die neue Methode als auch für die hocheffizienten Bakterienstämme beantragt.

Die Nachrichten über nachhaltige Biotechnologie sind äußerst spannend. Beschleunigte Evolution ermöglicht es, natürliche Prozesse zu intensivieren, was zu neuen Entdeckungen in der Materialwissenschaft führen könnte. Diese Methode könnte auch die Produktion anderer wichtiger Materialien verbessern.

Die Verwendung von genmodifizierten Bakterien zur Produktion kann helfen, globale Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und Branchen wie Medizin und Verpackungen zu revolutionieren. Die patentierte Methode der ETH Zürich zeigt starkes kommerzielles Interesse, was darauf hinweist, dass praktische Anwendungen möglicherweise bald verfügbar sein werden. Diese Entwicklung könnte sowohl der Industrie als auch der Umwelt zugutekommen.