Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Fraunhofer IBMT auf der Suche nach Schneealgen – 11. Polarexpedition nach Spitzbergen

16.07.2013
Seit mehr als 20 Jahren stehen kälteangepasste Süßwasseralgen, die sogenannten kryophilen Schneealgen, im Mittelpunkt des Interesses einer Forschergruppe des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT unter der Leitung von Dr. Thomas Leya.

Am 31. Juli 2013 bricht ein Team aus fünf Experten, darunter Biophysiker, Geologen und Pflanzenphysiologen zu einer vierwöchigen Expedition nach Spitzbergen auf. In diesem Jahr kommt modernste Technik zum Einsatz. Seit Jahren untersuchte und neue Regionen mit Schneealgenbesiedlung werden auf dem Eis mit einem der modernsten Flugsysteme, einem achtmotorigen Helikopter der Firma Ascending Technologies GmbH, kartiert.


Die Sammlung kryophiler Schneealgen »CCCryo« im Labor (links) und rechts im Bild eine ausgeprägte »rote Schneealgenblüte« auf einem Schneefeld in Spitzbergen (Fotos: Fraunhofer IBMT, Dr. Thomas Leya).


Schneealgenmassenkultur am Fraunhofer IBMT in einem »linked column«-Photobioreaktorsystem. Links im Bild Schneealgen in der aktiven Wachstumsphase und rechts im Bild in der Carotinoid-produzierenden Stressphase. Die Expertise der Forscher besteht darin, diesen Übergang zu induzieren und wirtschaftliche Prozesse der Algenproduktion zu entwickeln. (Fotos: Tobias Marschner, Produktfotoservice).

Entlang der Nordküste Spitzbergens wird das Expeditionsteam unter Leitung des Institutsdirektors, Prof. Dr. Günter Fuhr, neue und bekannte Schneealgenarten in die Laborforschung überführen, sie genetisch und physiologisch charakterisieren und so eine wissenschaftliche wie biotechnologische Nutzung ermöglichen. Am Fraunhofer IBMT befindet sich eine der weltweit umfangreichsten Schneealgensammlungen (CCCryo) mit über 370 Isolaten aus 125 Arten.

Diese meist einzelligen Algen sind in vielerlei Hinsicht interessant, einmal, weil sie sich hervorragend bei Temperaturen um den Gefrierpunkt vermehren und damit in den Übergangsjahreszeiten eine Lücke in der deutschen Algenzucht überbrücken könnten. Des Weiteren, weil sie Farbstoffe produzieren, Gele absondern, aber auch eisstrukturierende Proteine exprimieren, die von breiter wirtschaftlicher Bedeutung für die Pharma- und Kosmetikindustrie sind. Derartige Verwertungen in Verknüpfung mit der Grundlagenforschung entsprechen ganz dem Fraunhofer-Modell der angewandten Forschung. Zusätzlich entstehen Filme und Dokumentationen zu den Veränderungen im Polarbereich als einem der härtesten, für die Biosphäre aber auch wichtigen Biotop der Erde.

Die kälteangepassten Mikroalgen, das »Objekt der wissenschaftlichen Begierde«, sind Überlebenskünstler und als solche hervorragend an die sie umgebenden, extremen Umweltverhältnisse der ewigen Schnee- und Eisgebiete angepasst. So hat sich z. B. ihr Enzymhaushalt an Temperaturen um 0 °C adaptiert, sie tolerieren wechselnde Nährstoff- und Lichtverhältnisse und produzieren spezielle Proteine, mit denen sie die Eiskristalle in ihrer zellnahen Umgebung modifizieren.

Als augenscheinlichstes Merkmal bringen sie jedoch zum Ende des Polarsommers Dauerformen hervor, die durch einen reduzierten Stoffwechsel, verdickte Zellwände und die Synthese besonderer Sekundärpigmente extrem widerstandsfähig sind. Bei einem der Pigmente handelt es sich um das Ketocarotinoid Astaxanthin, das durch seine blutrote Farbe den Schneealgenblüten die Bezeichnung »Roter Schnee« oder unter den frühen Seefahrern den Namen »Blutschnee« einbrachte. Erst unter den günstigen Bedingungen des Frühsommers des nächsten Jahres wandeln sich diese Dauerformen erneut in ihre vegetativ vermehrungsfähige grüne Form um und setzen als »Grüner Schnee« ihr Wachstum fort.

Mit der »Culture Collection of Cryophilic Algae – CCCryo« (www.cccryo.fraunhofer.de), die seit 1999 existiert, steht seit dem Jahr 2010 diese Sammlung kryophiler Schneealgen auch der breiten Forschergemeinschaft an öffentlichen und industriellen Institutionen als eine einzigartige Bioressource zur Verfügung. Ziel ist es, aus dem Studium der Biologie dieser extremophilen Mikroalgen im Rahmen weiterer biotechnologischer Forschung industrielle Produkte zu entwickeln. Neben Mikroalgen wird die Sammlung mehr und mehr mit Cyanobakterien und Moosen aus den polaren Regionen erweitert, die ähnliche Anpassungen aufweisen.

In mehreren Kooperationsprojekten wird die Eignung dieser Algen für eine Massenproduktion in Photobioreaktoranlagen untersucht. Seit einigen Jahren besteht dazu eine industrielle Kooperation, in deren Rahmen Schneealgenstämme für die Verwendung in Kosmetika in eigens dafür am Fraunhofer IBMT entwickelten Photobioreaktoren produziert werden. Ein nächstes Ziel der Arbeitsgruppe stellt die industrielle Produktion ungesättigter Fettsäuren über Schneealgen dar.

Ziel der diesjährigen Expedition ist es, neben der Sammlung und Isolierung neuer Algenstämme, einen tieferen Blick in die Verbreitungsstrategie der Schneealgen zu erhalten. Noch immer ist ungeklärt, unter welchen Bedingungen es auf den sonst kargen Schnee- und Gletscherflächen zu den Phänomenen des »Grünen« oder »Roten Schnees« kommt. Einmal etabliert, sind diese Algen sehr standorttreu. Auf bisherigen Expeditionen konnten Nährstoffeinflüsse aus Vogelkolonien oder umgebender Vegetation als bestimmende Faktoren ausgeschlossen werden. Auf der kommenden Expedition soll mittels eines Hubschraubersystems mit Spezialkameras die weitläufige Topografie und Hydrologie der Schneealgenfelder untersucht werden. Die Forscher vermuten, dass die umgebenden Gesteine über Schmelzwassereinträge zu sehr verschiedenen Durchfeuchtungen von Schneeflächen und Versorgung mit anorganischen Nährelementen führt, die dann eine Schneealgenmassenentwicklung ermöglichen, wie sie nun auch im Labor erreicht werden soll.

Ansprechpartner:

Dr. Thomas Leya
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
Institutsteil Potsdam-Golm
Am Mühlenberg 13
14476 Potsdam
Telefon +49 (0) 331 58187-304
thomas.leya@ibmt.fraunhofer.de

Annette Maurer | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.cccryo.fraunhofer.de
http://www.ibmt.fraunhofer.de
http://www.ibmt.fraunhofer.de/de/Arbeitsgebiete/ibmt-zellulaere-biotechnologie/ibmt-extremophilen-forschung-biobank-CCCRYO.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa
27.02.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Neurobiologie - Vorausschauend teilen
27.02.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik