Wie lassen sich Pestizid- oder Medikamenten-Rückstände im Wasser abbauen, damit sie nicht in die Umwelt gelangen? Damit befasst sich ein studentisches Team der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) bei einem internationalen Wettbewerb.
Dabei kommt den Studentinnen und Studenten das erlernte Wissen in Theorie und Praxis und eine enge Betreuung zugute. Ideale Studienbedingungen bescheinigt der Kaiserslauterer Biologie regelmäßig auch das CHE-Ranking. Neben Bachelor- und Masterstudiengängen bietet die RPTU in Kaiserslautern ein Lehramtsstudium Biologie an. Eine Bewerbung dafür ist bis zum 15. Juli möglich, für die Bachelor- und Masterstudiengänge bis zum 15. September.
Viele schädliche Chemikalien in den Gewässern
Pestizide, Medikamentenrückstände, aber auch Spuren anderer Substanzen landen regelmäßig in unseren Gewässern. So zeigt zum Beispiel der Pestizidatlas 2022 der Heinrich-Böll-Stiftung auf, dass sich in vielen Fließgewässern in Deutschland Pestizide und ähnliche Stoffe nachweisen lassen. Wie aber lässt sich verhindern, dass sich solche Chemikalien in der Umwelt verbreiten können, Ökosystemen schaden und letztlich auch uns Menschen betreffen? Genau damit befasst sich ein studentisches Team der RPTU in Kaiserslautern. Es nimmt beim internationalen Genetically Engineered Machine Wettbewerb, kurz iGEM, teil. Im Fokus steht hier die Synthetische Biologie. Ziel ist es, an einem realen Problem zu forschen und eine Lösung für dieses beim Finale in Paris im November vor einer Jury und rund 300 weiteren Teams aus aller Welt vorzustellen.
„In verschiedenen Studien haben wir gelesen, dass immer mehr bedenkliche Spurenstoffe im Abwasser zu finden sind“, sagt Luca Langenberg vom Kaiserslauterer iGEM-Team. „Sie gelangen nach wie vor in die Umwelt, sind dort noch aktiv und können das Ökosystem schädigen. Auch aktuelle Kläranlagen können hier nicht alles filtern und abbauen.“
Enzyme wie in der menschlichen Leber
Die Studentinnen und Studenten setzen bei ihrem Vorhaben auf die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. Sie fungiert mit ihrem Stoffwechsel gewissermaßen als winzige Fabrik und soll mit Hilfe bestimmter Enzyme verschiedene Schadstoffe abbauen. Das Team möchte dazu Enzyme der Cytochrom P450-Familie nutzen. „Sie kommen in allen lebenden Organismen vor, unter anderem auch in der menschlichen Leber und sind wichtig für die Entgiftung. Über menschliche Cytochrome ist schon viel bekannt, aber über andere noch nicht. Hier gibt es womöglich noch Potential“, fährt Langenberg fort.
Gen wird in Grünalge eingebaut
Das Team arbeitet derzeit mit drei dieser Enzyme und ist dabei, die entsprechenden Gene ins Erbgut der Grünalge einzubauen. Im nächsten Schritt müssen die Algen die Enzyme produzieren. Klappt das, können die Studierenden untersuchen, ob und inwieweit die Algen die Schadstoffe abbauen können. Langenberg erläutert: „Im Blick haben wir zunächst sogenannte halogenierte Kohlenwasserstoffe, die etwa als Pflanzenschutzmittel oder bei der Schädlingsbekämpfung Verwendung finden.“ Sollte das Verfahren funktionieren, könnten auch noch weitere Enzyme zum Einsatz kommen, die wiederum andere Substanzen abbauen. Allerdings muss das Team auch noch untersuchen, welche Abbauprodukte anfallen und welche Wirkung diese auf die Umwelt haben.
Einsatz in mobilem Bioreaktor direkt am Gewässer
„Unser langfristiges Ziel ist es, die Grünalgen künftig als Reinigungswerkzeug zu nutzen, etwa in einem mobilen Bioreaktor, der Gewässer an Ort und Stelle säubert, ähnlich wie bei der Dialyse bei Nieren“, sagt Langenberg. Aber auch in Kläranlagen könnten sie zum Einsatz kommen, um Aktivkohlefilter beim Reinigen des Wassers zu unterstützen. Fachlich unterstützt wird das Team von Professor Dr. Michael Schroda (Abteilung Molekulare Biotechnologie und Systembiologie).
-Pressemitteilung Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau-
