Gesundheit: Mikroben für das Waschmittel der Zukunft Nützlich: Bakterien aus Hitze und Eiseskälte

Wenn Garabed Antranikian von Reisen zurückkommt, bringt er Extremisten mit. Der Mikrobiologe der Technischen Universität Hamburg-Harburg sucht sie in den ungemütlichsten Winkeln der Welt. In heißen Quellen, eiskalten Seen, in säure- oder schwefelhaltigen Gewässern. Die Mitbringsel sind aber nicht gefährlich, im Gegenteil. Sie können das Leben sogar angenehmer machen.

Es handelt sich um Mikroorganismen, die sich auf das Überleben unter unwirtlichsten Bedingungen eingestellt haben. Diese „extremophilen“, also das Extreme liebenden, Mikroben wären die geeigneten Kandidaten, um auch die für chemische Reaktionen charakteristischen harten Bedingungen auszuhalten.

Große Hitze, hoher Druck, extremer Säure- oder Laugengehalt sind nämlich die Kennzeichen klassischer Chemie. Mit Katalysatoren – das sind Substanzen, die chemische Vorgänge beschleunigen, ohne selbst verbraucht zu werden – können manche Reaktionen auch bei sanfteren Bedingungen ablaufen. Geeignete Reaktionsbeschleuniger zu finden, ist nicht einfach; die Suche hat schon manches Forscherleben ausgefüllt.

Während früher meist Metalle verwendet wurden, erkannte man in den letzten Jahren das Potenzial von Mikroorganismen und der aus ihnen gewonnen Enzyme. Solche Biokatalysatoren sind bei vielen Lebensvorgängen aktiv; auch Bierbrauen oder Brotbacken wird von ihnen gesteuert. Mittlerweile hat man gelernt, Mikroorganismen gentechnisch zu verändern und maßzuschneidern. Da wäre es nützlich, den genetischen Code der winzigen Überlebenskünstler zu kennen.

„Wir sequenzieren die Mikroorganismen und ihre Stoffwechselprodukte“, sagt Ralf Grote, Mitarbeiter Antranikians. So soll etwa das Geheimnis gelüftet werden, warum die Proteine der „Extremophilen“ auch bei großer Hitze stabil bleiben. Schließlich werden Frühstückseier beim Kochen hart und der menschliche Organismus hält höchstens Temperaturen knapp über 40 Grad aus. „Die Proteine der Hitze liebenden Mikroorganismen sind kompakter gebaut“, erklärt Grote. Die „Salzbrücken“ aus geladenen Aminosäuren an der Moleküloberfläche stabilisierten die Struktur.

Bei den Proteinen von Mikroorganismen, die sich bei Kälte wohl fühlen, hat Grote dagegen einen flexibleren Aufbau festgestellt. Dazu passe auch der hohe Anteil an ungesättigten Fettsäuren. Denn gesättigte Fettsäuren führten zu einer eher rigiden Struktur. Die Arbeit im Harburger Labor bleibt allerdings nicht akademisch, sondern nützt der „Weißen Biotechnologie“. So bezeichnet man den Zweig der Gentechnik, der bei industriellen Prozessen eingesetzt wird. Für seine Erfolge in diesem Bereich erhielt Antranikian 2004 den Preis der Bundesstiftung Umwelt.

Wie groß der praktische Bezug ist, zeigen die mehr als 100 Patente aus der Harburger Werkstatt. Eines bezieht sich auf die Herstellung von Zuckersirup aus Stärke, der für die Limonadenindustrie benötigt wird. „Dafür braucht man thermostabile Enzyme“, sagt Grote – aus Hitze liebenden Bakterien. Denn zehnprozentige Stärkelösungen werden bei Zimmertemperatur fest. Um Sirup wirtschaftlich herstellen zu können, arbeite die Industrie mit 30 Prozent Stärke.

Zur Verflüssigung muss man auf 100 Grad aufheizen – und einen Biokatalysator einsetzen, der das aushält. Einen großen Umweltvorteil versprechen Enzyme, die die Wäsche auch bei niedrigen Temperaturen völlig sauber machen. Die Waschmaschinen bräuchten nicht mehr zu heizen. „In Japan wird es schon praktiziert“, sagt Grote. Da hätten Waschmaschinen nur noch einen Knopf, den Ein-Aus-Knopf nämlich.

Paul Janositz