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Biotechnologie : Macht blaues Licht Erdöl überflüssig?

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Kugelalgen (Chlorella vulgaris) besitzen vielseitiges Potential, nicht nur für die Lebens- und Futtermittelproduktion. Bild: Picture-Alliance / Matthias

Algen waren schon für einige Sensationen gut. Nun könnten sie sogar dabei helfen, Kohlenwasserstoffe nur mit Hilfe von blauem Licht herzustellen. Der Nutzen könnte gewaltig sein.

          Die einzellige Grünalge Chlorella besitzt ein bisher unentdecktes Enzym, das aus gesättigten Fettsäuren Kohlenwasserstoffe macht und dabei ausschließlich von dem blauen Licht des sichtbaren Spektrums angetrieben wird. Kohlenwasserstoffe sind wichtige Ausgangsverbindungen etwa für die Synthese von Kunststoffen. Bisher werden sie vor allem aus Erdöl und Erdgas gewonnen. Gelänge es, Kohlenwasserstoffe biologisch und nur mit Hilfe von blauem Licht in großen Mengen zu erzeugen, wäre das durchaus eine Sensation. Das Enzym wurde von Damien Sorigué vom Institut für Biowissenschaften und Biotechnologie in Aix-Marseille und seinen Kollegen entdeckt. Es meistert die Synthese der Kohlenwasserstoffe mit Hilfe eines Koenzyms, des Flavin-Adenin-Dinukleotids. Dieses Koenzym ist in der Biologie auch unter seiner Abkürzung FAD bekannt. Im Falle des neuen Enzyms wird das mitgeführte FAD durch Licht mit Wellenlängen zwischen 400 und 520 Nanometern in einen angeregten Zustand versetzt.

          Aus diesem Zustand heraus befeuert es eine Kette von Redoxreaktionen, an deren Ende die Synthese der Kohlenwasserstoffe steht. Ohne die Einwirkung des blauen Lichtes kommt die Reaktion sofort zum Erliegen. Das Blaulicht ist also essentiell für die Synthese der Kohlenwasserstoffe. Wegen der Geometrie des Enzyms und seines Reaktionszentrums entstehen vor allem Verbindungen mit elf bis siebzehn Kohlenstoffatomen.

          Licht ist zwar ein wichtiger Taktgeber in der Natur, aber es gibt nur wenige Enzyme oder Enzymkomplexe, die direkt von der Lichtenergie angetrieben werden. Dazu gehört der Photosynthese-Apparat der Pflanzen, der aus Kohlendioxid und Wasser Glucose und Sauerstoff macht. Auch viele Enzyme, die UV-bedingte Schäden an der Erbinformation reparieren, werden direkt vom Licht angetrieben. Das neue Enzym ist nun ein weiterer Vertreter der Photoenzyme. Es gehört nicht zur normalen Ausstattung der Pflanzen, sondern kommt nur bei Algen vor. Die Wissenschaftler vermuten, dass es während der Evolution anderen Pflanzen verlorengegangen ist. Das bedeutet aber auch, dass es für die Algen noch eine Bedeutung haben muss, über die man bisher allerdings noch nichts weiß.

          Die Entdeckung wird auch die Phantasie der synthetischen Biologen beflügeln. Gelänge es beispielsweise, andere Enzyme mit diesem Modul biotechnisch auszustatten und damit deren Aktivität von blauem Licht abhängig zu machen, könnten in Zukunft viele Synthesen radikal vereinfacht werden. Das Potential wäre enorm, denn einfacher und billiger als mit blauem Licht kann man Reaktionen nicht antreiben.

          Quelle: F.A.Z.

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