Tobias Erb erhält Forschungspreis für Kohlendioxid-Fixierung

Marburg. Bakterien und Pflanzen bauen ihre Biomasse überwiegend aus dem Kohlendioxid der Umgebungsluft auf. Im Laufe der Evolution haben die Organismen den Prozess dieser sogenannten Kohlenstoff-Fixierung gleich mehrfach erfunden. Tobias Erb vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie auf den Lahnbergen hat dem nun einen weiteren, künstlichen Reaktionsweg hinzu gefügt. Das macht deswegen Sinn, als die Prozesse der Natur bei weitem nicht optimal sind.

Um ein Kohlendioxid-Molekül aus der Luft zu fixieren und für die weitere zelluläre Aufbauarbeit verfügbar zu machen, braucht der Stoffkreislauf von Erb rund 17 Schritte. 17 verschiedene Enzyme sind daran beteiligt. Sie entstammen aus unterschiedlichen Organismen. Drei sind gar komplett am Reißbrett entworfen, also rein künstlich. Das entscheidende Molekül, das sich das CO2 gewissermaßen schnappt und in den Kreislauf einfügt, stammt aus einem bestimmten Bakterium. Es prozessiert das CO2 rund 20 Mal schneller als das entsprechende Enzym in Pflanzen.

Für seine Forschungsarbeit erhielt der Mikrobiologe Erb auf der Jahrestagung der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie in Würzburg den Forschungspreis in Höhe von 10.000 Euro. Der 37-jährige leitet seit dem Jahr 2014 die Forschergruppe „Biochemie und Synthetische Biologie des mikrobiellen Stoffwechsels“ am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg.

Am Ende des Zyklus steht derzeit noch die Substanz Glyoxyl-Säure, doch mit Modifikationen ließen sich auch Biodiesel oder andere organische Stoffe bilden. Grundlagenforscher Erb geht es zunächst auch nur um die prinzipielle Funktionsfähigkeit des Zyklus. Und das war schon schwer genug.

Nächste Schritte

Technisch anwenden ließe sich dieser Syntheseturbo einerseits durch Andocken an ein Solarmodul, das die Energie bereit stellt. Andererseits könnte Erb seinen Kreislauf auch in einen Einzeller einbauen. Doch es ist vollkommen offen, wie die ein bis zwei Dutzend Reaktionen der CO2-Fixierung dann mit den anderen 3000 Reaktionen harmonieren, die zeitgleich in einer Zelle ablaufen.

Für die Landwirtschaft könnten diese Ergebnisse interessant sein, da mit effizienteren Pflanzen auch die Produktivität wächst. Das gilt insbesondere mit Blick auf die wachsende Weltbevölkerung. Für Tobias Erb wäre der Aspekt des Klimaschutzes ein toller Zusatzeffekt: „Wenn wir nämlich das Treibhausgas Kohlendioxid ausder Atmosphäre entfernen und als Kohlenstoffquelle erschließen könnten.“