Otto-Bayer-Preis

Auszeichnung für künstliche Photosynthese

Dr. Tobias Erb
Foto: Bayer
Dr. Tobias Erb

Ein Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie ist für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der "Künstlichen Photosynthese" geehrt worden.

Kuratorium und Stiftungsrat der Bayer Science & Education Foundation haben Dr. Tobias Erb die mit 75.000 € dotierte Auszeichnung zuerkannt. Der Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie erhält den Preis für herausragende Beiträge auf dem Gebiet der "Synthetischen Biologie und insbesondere ihrer Anwendung auf die künstlichen Photosynthese".

Erb und seine Arbeitsgruppe verwenden dabei die Methoden der Chemie um neue biologische Stoffwechselwege am Reißbrett zu erzeugen ("metabolische Retrosynthese") und entwickeln so die Biologie zu einer synthetischen Disziplin, schreibt der Stiftungsrat. 


Kohlendioxid (CO2) ist ein wichtiger und natürlicher Bestandteil der Luft und der Erdatmosphäre. Durch menschliche Aktivitäten, allen voran die Verbrennung fossiler Energieträger, stieg sein Anteil in der Atmosphäre in den letzten hundert Jahren auf nahezu die doppelte Menge an. Dieser Anstieg hat negative Seiten: So bewirkt der rapide Anstieg der CO2-Konzentration eine Verstärkung des Treibhauseffektes, der wiederum die globale Erderwärmung antreibt. Andererseits ist CO2 lebensnotwendig für Pflanzen, Algen und einige Bakterien: Sie wandeln das Treibhausgas in Biomasse um; bei der sogenannten Photosynthese entstehen aus CO2 und Wasser, Zucker und Sauerstoff.
Doch dieser drei Milliarden Jahre alte Prozess ist relativ langsam und ineffizient. Der zentrale Biokatalysator der Photosynthese, ein Enzym namens RuBisCO, wandelt im Schnitt lediglich fünf bis zehn CO2-Moleküle pro Sekunde um.

Auf der Suche nach effizienteren Lösungen wurden Tobias Erb und sein Team in Mikroorganismen fündig, die praktisch überall auf der Erde vorkommen: In einem Gramm Erdboden befinden sich Millionen bis Milliarden dieser Kleinstlebewesen, die eine erstaunliche Vielfalt verschiedenster Biokatalysatoren besitzen. Unter diesen Biokatalysatoren befindet sich auch ein bis dato unbekanntes Enzym aus Purpurbakterien, das CO2 bis zu zehnmal schneller umwandelt als die RuBisCO in der natürlichen Photosynthese. Es gelang der Arbeitsgruppe um Tobias Erb, auf Basis dieser hocheffizienten Reaktion und anderen Enzymen aus insgesamt neun verschiedenen Mikroorganismen einen künstlichen Stoffwechselweg zur CO2-Umwandlung im Reagenzglas zu erschaffen, was einen ersten Schritt zur künstlichen Photosynthese darstellt. Auf Grundlage dieser Arbeiten könnte in Zukunft ein relevanter Beitrag zur Deckung des menschlichen Energie- und Nahrungsbedarf entstehen und gleichzeitig die Menge an CO2 in der Atmosphäre verringert werden.


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