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Forscher in China entdecken plastikfressende Bakterien

Könnten die Bakterien im Magen der Dörrobstmottenlarve bei der Säuberung der Weltmeere helfen?

Könnten die Bakterien im Magen der Dörrobstmottenlarve bei der Säuberung der Weltmeere helfen?

Bislang ist die Forschung davon ausgegangen, daß Polyethylen nicht von Bakterien und Kleinstlebewesen verdaut werden kann.

Eine Gruppe von Wissenschaftern in China will nun allerdings bestimmte Bakterien im Verdauungssystem gemeiner Schädlinge entdeckt haben, die Polyethylen nicht nur zersetzen können, sondern am Plastik-Futter sogar noch gedeihen.

Der Planet Erde versinkt zunehmend unter einem Haufen Müll – überwiegend Plastik. Weggeworfene Einwegflaschen, Tüten und Verpackungsreste schmücken nicht nur die Bürgersteige und Parks in Berlin, sondern verpesten auch zunehmend die Weltmeere. Durch Sonnenlicht und Meerwasser löst sich das Plastik zwar in winzig kleine Schnipsel auf, komplett zersetzt wird es jedoch nicht. Stattdessen landet es in der Nahrungskette und treibt in gewaltigen Konzentrationen im Wasser umher, besonders betroffen sind die Meeresregionen rund um die asiatischen Anrainerstaaten.

“Polyethylen ist der am häufigsten verwendete Kunststoff und trägt zu der verheerenden Umweltverschmutzung bei”, erklärt Juan Yang, Leiter des Forscher-Teams an der Universität Beihang in China, den Hintergrund der wissenschaftlichen Arbeit. Das Polymer widersteht der Zersetzung durch Mikroben, da es hochgradig hydrophob ist und eine hohe Molekülmasse aufweist, erläutert Yang.

Bisher in Studien untersuchte Bakterien waren nicht dazu in der Lage, Polyethylen vollständig zu zersetzen. Im besten Fall konnten Forscher eine Reduzierung der Masse von 20 Prozent verzeichnen. Das Experiment konnte jedoch von zweiter Seite nicht reproduziert werden. Daher ging man in der Wissenschaft allgemein davon aus, daß Mikroben generell nicht dazu fähig sind, das Polymer aufzubrechen.

Die richtige Idee und Motten in der Vorratskammer

Der Gedanke, daß es sich bei dieser Annahme um einen Irrtum handelt, kam Yang wie so häufig per Zufall. Der studierte Ingenieur mußte feststellen, daß ein Säckchen Hirse in seiner Küche von Schädlingen gekapert wurde. Kleine Löcher in der Plastiktüte ließen Yang genauer hinschauen. “Ich beobachtete Motten, die aus dem Beutel flogen und ihre Larven, die darin herum krochen.” Die Motte ist keinesfalls eine chinesische Seltenheit, in Deutschland kennt man den als Vorratsschädling eingestuften Schmetterling unter dem Namen Dörrobstmotte.

Daraus leitete Yang die These ab, daß Bakterien im Verdauungstrakt der Mottenlarven den kleinen Fressmaschinen dabei helfen, Kunststoffe zu zersetzen. Im Labor gingen Yang und sein Team der These nach und fanden einen speziellen Bacillus sowie Enterobacter (beides Bakterien) im Verdauungssystem der Mottenlarven, die sich fleißig auf dem Polyethylen als einzige Kohlenstoffquelle vermehrten. Isoliert auf einer kleinen Schicht des Polymers gehalten, fraßen sich die Bakterien innerhalb von 60 Tagen 0,4 Mikrometer tief in das Plastik.

Das ist der erste detaillierte chemische Nachweis von Plastik-zersetzenden Mikroben, lobt Kenneth Nealson, Mikrobiologe der Universität Southern California, gegenüber dem Fachmagazin C&EN. Yang muß nun der Frage nachgehen, wie sich die Ausscheidungen der Bakterien zusammensetzen. /tb

Auch ein Pilz hat Plastik zum Fressen gern

Jedes Jahr reisen Studentinnen und Studenten der Universität in den südamerikanischen Regenwald. Bei dieser Lehrveranstaltung sollen verschiedenste Mikroorganismen gesammelt werden. Gesucht werden sogenannte endophyte Organismen, die in Pflanzen leben. Neben der praktischen Erfahrung, die die Studenten bei diesen Exkursionen sammeln, erhofft man sich auch wissenschaftliche Erkenntnisse. Man entdeckt im Amazonasgebiet immer wieder neue Arten, die völlig neue Eigenschaften haben können. Einen solchen ganz besonderen Mikroorganismus haben die Studenten gemeinsam mit ihrem Professor Scott Strobel nun im Dschungel von Ecuador entdeckt.

Im Fachartikel “Biodegradation of Polyester Polyurethane by Endophytic Fungi” beschreiben sie einen Pilz namens Pestalotiopsis microspora. Er hat die erstaunliche Eigenschaft, Polyurethane fressen zu können.

Polyurethan wurde erstmals 1937 von Otto Bayer in Leverkusen synthetisiert und ist heute ein weit verbreiteter Kunststoff. Besonders Schaumstoffe, Folien oder Beschichtungen bestehen oft aus Polyurethan. Einer der Bestandteile von Polyurethan ist Kohlenstoff und den können Mikroorganismen aufnehmen. Der im Urwald gefundene Pilz macht das allerdings besonders effektiv und erfolgreich. Selbst wenn er keine andere Nahrungsquelle hat als Polyurethan, wächst er fröhlich weiter. Dazu braucht er nicht einmal Sauerstoff, er fRißt das Plastik auch unter anaeroben Bedingungen. Damit wäre er ideal für den Einsatz in der sogenannten Bioremediation geeignet.

So bezeichnet man die biologische Sanierung mit Hilfe von verschiedenen Organismen. Man kann zum Beispiel bestimmte Pflanzenarten auf Böden anpflanzen, die stark durch giftige Metalle (wie Blei oder Cadmium) belastet sind. Die Pflanzen nehmen die Stoffe dann aus dem Boden auf und reichern sie in ihren Zellen an. Um die unerwünschten Schwermetalle loszuwerden muß man nun einfach nur die Pflanzen abernten.

Neben Pflanzen existieren auch einige Bakterien, die dazu geeignet sind, Gewässer oder Böden zu reinigen. Pestalotiopsis microspora könnte sich bald dem Arsenal der Bioremediation hinzu gesellen. Da der Pilz Plastik auch ohne Sauerstoff verarbeiten kann, ist er sehr gut für den Einsatz auf Mülldeponien geeignet, auf denen das Plastik ja auch nicht immer an der Erdoberfläche liegt, sondern oft tief unter anderen Müllschichten begraben ist.

Natürlich ist noch ein bisschen Forschungsarbeit nötig, bis der plastikfressende Pilz unser Müllproblem lösen kann. Aber die Expeditionen in den Regenwald finden weiter statt. Und wer weiß, was sich dort noch alles für erstaunliche Organismen finden lassen!