Meeresalgen verdauen Plastik mittels Bakterienenzym

Ein Bakterienenzym versetzt Mikroalgen in die Lage, Plastikmüll im Salzwasser abzubauen. Das haben Marburger Zellbiologinnen und -biologen herausgefunden, indem sie eine Kieselalge mit dem Enzym PETase versahen; dieses stammt aus einem Bakterium, das die PETase zum Abbau von Kunststoff nutzt. Das Team um den Marburger Nachwuchsgruppenleiter Dr. Daniel Moog veröffentlichte seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Microbial Cell Factories“.

2020 wird die Industrie weltweit schätzungsweise mehr als 70 Mio. t PET produzieren. Ein erheblicher Teil davon gelangt in die Ozeane. „Schätzungen gehen davon aus, dass es im Jahre 2050 in den Ozeanen mehr Plastik als Fische geben wird“, sagt Daniel Moog, der Leitautor des aktuellen Fachaufsatzes; „Plastikmüll kann von Lebewesen aufgenommen werden und diese ernstlich schädigen, z. B. aufgrund giftiger Zusatzstoffe“, fügt der Biologe hinzu.

Man weiß seit einigen Jahren, das Bakterien PET abbauen können. Mikroorganismen wie Ideonella sakaiensis geben hierzu das Enzym PETase ab, das die Kettenmoleküle des Kunststoffs in seine Bestandteile zerlegt. „Das ist vor allem für den Abbau von Kleinstpartikeln interessant, z. B. von Mikroplastik“, legt Moog dar. Ideonella sei jedoch nicht gut an das Salzwasser der Meere angepasst. „Das Bakterium an sich eignet sich aus diesem Grund nicht für die biologische Sanierung der belasteten Ozeane.“

Die Marburger Forschungsgruppe entschied sich daher, für ihre Experimente die Kieselalge Phaeodactylum tricornutum heranzuziehen, die aus dem Meer stammt. Das Team baute in die Alge eine maßgeschneiderte Version des Bakteriengens ein, das die Anleitung für das Enzym enthält.

Anschließend prüften die Autorinnen und Autoren, ob das abgesonderte Enzym tatsächlich PET und einen verwandten Kunststoff abbaut. Sie kultivierten zu diesem Zweck die Algen in Gefäßen, die zerkleinertes Plastik enthielten. Die Gruppe stellte fest, dass das Material Furchen und Löcher aufweist, wenn es dem Enzym ausgesetzt ist, das die Algen absondern; zurück bleiben harmlose Abbauprodukte. „Die PETase-produzierenden Kieselalgen könnten zu einem klimafreundlichen Recycling von PET beitragen“, sagte Daniel Moog. Ihm schweben abgegrenzte, Klärwerk-ähnliche Anlagen vor, in denen die modifizierte Alge das Mikroplastik der Ozeane abbaut.