Projektbeschreibung

Projektbeschreibung

Mikroschadstoffe wie Pharmazeutika im Abwasser sind toxisch für die Umwelt. Besonders Tiere und Pflanzen leiden durch den Kontakt mit diesen. Selbst nach der Reinigung in Kläranlagen sind die Konzentrationen dieser Problemstoffe hoch genug, um Schäden zu verursachen, die sich auch auf den Zustand und die Effizienz des Klärschlamms auswirken und damit neben den Umweltschäden auch wirtschaftliche Folgen haben.

Dieser Problematik wollen wir mit unserem Projekt widmen. Unser Ziel ist es, einen Bacillus subtilis Stamm zu entwickeln, der einen Biofilm bildet und diese Schadstoffe abbaut. Um dies zu ermöglichen, klonieren wir die entsprechenden Gene für die benötigten Enzyme in unsere B. subtilis Bakterien. Durch die Vielfalt an Enzymen, die wir verwenden, kann eine große Bandbreite von Stoffen in weniger toxische Moleküle umgesetzt werden, sodass sich ein breites Anwendungsgebiet an vielen Orten auf der Welt ergibt. Anwendung soll unser Biofilm vor allem in Kläranlagen finden und so der Schaden an der Umwelt deutlich verringert werden.

Warum wollen wir aber einen Biofilm bildenden Bakterienstamm entwickeln und nicht einzeln vorliegende gentechnisch veränderte Bakterien verwenden?

Während freilebende Bakterien auch durch die schädlichen Eigenschaften der Substanzen betroffen sind, werden sie in einem Biofilm toleranter gegenüber diesen. Zudem gewährleistet der Biofilm die Versorgung der Bakterien mit Sauerstoff und Nährstoffen[1]. Des Weiteren ermöglicht ein Biofilm durch die Bestandteile seiner extrazellulären Matrix auch die Akkumulation und den Abbau von einer Vielfalt an Biomolekülen[2]. Die starken Bindungen von Proteinen in der extrazellulären Matrix des Biofilms erleichtern außerdem den Einsatz in Kläranlagen, da so die Bakterien besser an sogenannten Schwebekörpern haften und diese länger in den harschen Bedingungen des Klärwerks überleben und effektiver die Schadstoffe abbauen können.

Unser Ziel ist es, die Konzentration von Mikroschadstoffen in den Gewässern stark zu senken und die Toxizität zu verringern, um die Umwelt zu schützen und einen Teil im Kampf gegen Umweltverschmutzung beizutragen.

[1] „Material properties of biofilms – a review of methods for understanding permeability and mechanics“, Billings et al., 2015

[2] „Biofilms: an emergent form of bacterial life“, Flemming et al., 2016