Können Lebewesen eines Tages unseren Plastikmüll eliminieren?
Zuerst war es ein Bakterium, dann eine Wachsmotte, nun sollen ganz viele Bakterien in der Lage sein, Polyethylen zu verdauen. Löst das unser weltweites Plastikmüllproblem, Herr Professor Streit?
Wolfgang Streit leitet seit 2006 das Institut für Allgemeine Mikrobiologie und Biotechnologie an der Universität Hamburg. Er selbst promovierte in Biologie an der Philips-Universität in Marburg und wurde knapp zehn Jahre später im Fach Mikrobiologie habilitiert. Die aktuelle Studie „New insights into the function and global distribution of polyethylene terephthalate (PET) degrading bacteria and enzymes in marine and terrestrial metagenomes” erschien in Zusammenarbeit mit acht Kollegen aus fünf Organisationen.
Foto: Universität Hamburg
Meldungen über plastikfressende Organismen kennen nur zwei Reaktionen: absolute Begeisterung und absolute Ablehnung. Das Thema bewegt. So war es auch bei unserer Berichterstattung. 2016 berichteten wir über ein japanisches Forscherteam um Shosuke Yoshida, das das Bakterium Idonella sakaiensis entdeckte, das Kunststoff vertilgen kann. Wenig überraschend wurde das Bakterium von Yoshidas Team auf einer Kunststoffrecyclinganlage gefunden. 2017 berichteten wir über die Forschung der Italienerin Federica Bertocchini zur Wachsmotte, deren Larven ebenfalls Polyethlylen fressen sollten. Nun ist eine neue Studie erschienen, die behauptet, es gäbe viel mehr plastikfressende Organismen als bisher angenommen. Wir haben bei Wolfgang Streit, Co-Autor und Professor für Mikrobiologie und Biotechnologie der Universität Hamburg, nachgehakt.
ingenieur.de: Sie sind korrespondierender Autor einer Studie, die im Februar im Fachmagazin Applied and Environmental Microbiology (AEM) erschien und die Anzahl plastikeliminierender Bakterien nach oben korrigierte. Warum löst eine solche Nachricht so eine Euphorie aus?
Wolfgang Streit: Das Problem mit der Umweltverschmutzung durch Plastik, ob große oder kleine Partikel, ist eben ein sehr drängendes und mittlerweile auch ein offensichtliches Problem. Bisher hat man immer gedacht, das bekommt man mit Mikroorganismen überhaupt nicht in den Griff. Denn die Organismen, die beschrieben sind, weisen alle sehr langsame Umsatzraten auf. Durch die Entdeckung, dass es mehr Organismen gibt als bisher angenommen, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass dort welche dabei sind, die bessere Umsatzraten aufweisen. Und dass man das Problem vielleicht doch durch eine biologische Lösung in den Griff bekommen kann. Auch wenn wir dabei von Mikroplastik sprechen, also Fragmenten im Mikrometerbereich und darunter.
In den letzten Jahren gab es schon einige Erfolgsmeldungen zu dem Thema. Vor allem die Forschungen von Shosuke Yoshida zum Bakterium Ideonella sakaiensis und von Frederica Bertocchini zur plastikfressenden Wachsmotte sind im Gedächtnis geblieben. Wie schätzen Sie deren Forschungsergebnisse ein?
Die Arbeit der japanischen Kollegen ist grundsolide und superspannend. Sie zeigt aber auch, wo die Limitierung liegt: nämlich in den langsamen Umsatzraten. In der Studie ist eine Abbildung, die dokumentiert, wie wenig das Plastikmaterial angegriffen wird. Wenn man sich das vor Augen führt, weiß man: Eine Plastikflasche braucht bestimmt 500 Jahre bis sie abgebaut wird.
Die Arbeit der Kollegen mit der Wachsmotte sehe ich kritisch. Denn nach meiner Einschätzung haben sie nicht gezeigt, dass das Mikroplastik tatsächlich enzymatisch umgesetzt wird. Vielmehr raspeln diese Wachsmotten das Plastik mit ihren Mundwerkzeugen klein. Wenn man das überspitzt formuliert, machen sie aus dem Makro- ein Mikroplastik und vergrößern das Problem damit noch.
Inwiefern vergrößern?
Das Mikroplastik verbreitet sich in der Umwelt viel stärker. Makroplastik – eine Plastiktüte oder eine Flasche – kann man mechanisch einsammeln und in Müllsäcke packen. Mikroplastik aber ist für den Menschen nicht sichtbar. Diese Partikel verschwinden in den Sedimenten, im Flusswasser, in der Erde und auch in den Meeren –mitsamt den entsprechenden Bewohnern. Bis heute wissen wir nicht, wo das überall hingeht.
Wie unterscheidet sich, bzw. wie ergänzt Ihre Studie “New insights into the function and global distribution of polyethylene terephthalate (PET) degrading bacteria and enzymes in marine and terrestrial metagenomes” die beiden genannten Forschungen?
Unsere Studie erweitert den japanischen Ansatz. Die Japaner haben mit einem Organismus gearbeitet, den sie kultivieren konnten. Wir haben neben den kultivierbaren auch mit nicht-kultivierbaren Organismen gearbeitet und gezeigt, dass dort die höhere Diversität vorliegt.
Ihre Studie stellt gar keinen Organismus in den Fokus, sondern offenbart ein Muster. Wie sieht das aus?
Überraschenderweise treten die effizientesten Organismen dort auf, wo erdölkontaminierte Flächen sind. Nicht im marinen System unbedingt, sondern dort, wo Rohöl oder Schweröl an die Erdoberfläche kommt. Wo also die Evolution schon eine Weile Zeit hatte, mit komplexen Molekülen umzugehen und so deren Abbau zu erlernen. Beispielsweise lag ein Fundort in Kanada im Umfeld einer Erdölförderung.
Wie geht es nun weiter mit Ihren Forschungen?
Wir werden nun an den Orten, wo wir viele Organismen gefunden haben und einen guten Abbau vermuten, gezielter nachschauen. Wir werden versuchen, die Enzyme der Organismen von dort ins Labor zu holen, um einen Super Bug (einen Superkäfer, Anm. d. Red.) zu bauen. Wir wollen also mittels synthetischer Biologie einen Organismus bauen, der in einem Pilotsystem wie einer kontrollierten Kläranlage eingesetzt werden kann.
Sie wollen ein künstliches Bakterium entwickeln?
Ja, genau das.
Wann können wir mit dem Superkäfer rechnen?
Das dürfte noch drei bis fünf Jahre dauern.
Das klingt alles wunderbar. Deshalb die entscheidende Frage: Können diese Lebewesen, ob biologisch oder biosynthetisch, eines absehbaren Tages unseren Plastikmüll eliminieren?
In der Geschwindigkeit, mit der wir die Umwelt mit Mikroplastik kontaminieren, werden die Organismen das nicht schaffen. Dafür sind die Einträge einfach viel zu groß. Wir brauchen beides: biologische Lösungen etwa in Kläranlagen und gleichzeitig müssen wir den Eintrag beträchtlich reduzieren.
Ein Beitrag von:
