Wissenschaftler haben im Kampf gegen CO2-Emissionen einen neuen Verbündeten gefunden: „Chonkus“

In den extremsten Ecken und Winkeln der Erde verbergen sich artenreiche Galaxien voller Mikroorganismen – einige davon könnten dabei helfen, die Atmosphäre von dem Kohlendioxid zu befreien, das die Menschheit hineingepumpt hat.

Besonders ein Mikroorganismus hat die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf sich gezogen. UTEX 3222, wegen der Art und Weise, wie es Kohlendioxid verschlingt, auch „Chonkus“ genannt, ist ein bisher unbekanntes Cyanobakterium, das in vulkanischen Meeresschloten vorkommt. A Aktuelles Papier stellte in der Fachzeitschrift Applied and Environmental Microbiology fest, dass es über ein außergewöhnliches Potenzial zur Atmosphärenreinigung verfügt – selbst unter seinen gut untersuchten Kollegen. Wenn Wissenschaftler herausfinden könnten, wie man es gentechnisch verändern kann, könnten die natürlichen Eigenheiten dieses einzelligen Organismus zu einem System zur CO2-Abscheidung mit geringem Abfall werden.

Cyanobakterien wie Chonkus, manchmal auch mit der Fehlbezeichnung Blaualge bezeichnet, sind Wasserorganismen, die saugen Licht und Kohlendioxid auf und wandeln es in Nahrung umphotosynthetisieren wie Pflanzen. Aber in ihren einzelligen Körpern verbergen sich Kammern, die es ihnen ermöglichen, sich zu konzentrieren und mehr CO2 aufzunehmen als ihre entfernten, blättrigen Verwandten. Wenn sie in exotischen Umgebungen gefunden werden, können sie einzigartige Eigenschaften entwickeln, die in der Natur nicht oft zu finden sind. Für Mikroorganismenforscher, deren Fachgebiet sich seit langem auf eine Handvoll leicht zu handhabender Organismen wie Hefe und E. coli konzentriert, eröffnet die unerschlossene Artenvielfalt neue Möglichkeiten.

„Es gibt immer mehr Aufregung über die Isolierung neuer Organismen“, sagte Braden Tierney, ein Mikrobiologe und einer der Hauptautoren der Arbeit, die Chonkus identifizierte. Auf einer Expedition im September 2022 tauchten Tierney und Forscher der Universität Palermo in Italien in die Gewässer rund um Vulcano ein, eine Insel vor der Küste Siziliens, wo Vulkanschlote in seichten Gewässern einen ungewöhnlichen Lebensraum bieten – beleuchtet vom Sonnenlicht und doch reich an Federn von Kohlendioxid. Der Standort brachte eine wahre Suppe mikrobiellen Lebens hervor, darunter auch Chonkus.

Nachdem Tierney Flaschen mit Meerwasser zurückgeholt hatte, machte sich Max Schubert, der andere Hauptautor des Cyanobakterien-Artikels und leitender Projektwissenschaftler bei der wissenschaftlichen gemeinnützigen Organisation Align to Innovate, an die Arbeit, die verschiedenen darin enthaltenen Organismen zu identifizieren. Schubert sagte, dass Cyanobakterien wie Chonkus im offenen Ozean langsam wachsen und dünn verteilt sind. „Aber wenn wir sie zum Abbau von Kohlendioxid nutzen wollten, müssten wir sie viel schneller anbauen“, sagte er, „und zwar in Konzentrationen, die es im offenen Ozean nicht gibt.“

Zurück im Labor tat Chonkus genau das – er wuchs schneller und dicker als andere zuvor entdeckte Tiere Cyanobakterien-Kandidaten für Kohlenstoffabscheidungssysteme. „Wenn man eine Bakterienkultur anbaut, sieht sie aus wie Brühe und die Bakterien sind in der Kultur sehr verdünnt“, sagte Schubert, „aber wir stellten fest, dass sich Chonkus in dieser Substanz festsetzen würde, die viel dichter ist, wie eine grüne Erdnussbutter.“ ”

Die Erdnussbutterkonsistenz von Chonkus ist wichtig für das Potenzial der Sorte in der grünen Biotechnologie. Typischerweise müssen Biotech-Industrien, die Cyanobakterien und Algen verwenden, diese vom Wasser, in dem sie wachsen, trennen. Da Chonkus dies auf natürliche Weise mit der Schwerkraft tut, könnte dies laut Schubert den Prozess effizienter machen. Aber es gibt noch viele andere Rätsel zu lösen, bevor eine Entdeckung wie Chonkus zur Kohlenstoffabscheidung genutzt werden kann.

CyanoCaptureEin im Vereinigten Königreich ansässiges Startup zur Kohlenstoffabscheidung durch Cyanobakterien hat eine kostengünstige Methode zur Kohlenstoffabscheidung entwickelt, die auf Biomasse basiert und Algen und Cyanobakterien in durchsichtigen Röhren unterbringt, in denen sie wachsen und CO2 filtern können. Obwohl Chonkus ein einzigartiges Potenzial zeigt, sagte David Kim, der CEO und Gründer des Unternehmens, dass Biotechnologieunternehmen mehr Kontrolle über seine Eigenschaften, wie die Kohlenstoffspeicherung, haben müssten, um es erfolgreich nutzen zu können, und dazu müsse man einen Weg finden, seine DNA aufzubrechen.

„Oft stellen wir in der Natur fest, dass eine Mikrobe etwas Cooles tun kann, es aber nicht so gut macht, wie wir es müssten“, sagte Henry Lee, CEO von Kultivariumein gemeinnütziges Biotech-Start-up in Watertown, Massachusetts, das sich auf die gentechnische Veränderung von Mikroben spezialisiert hat. Cultivarium hat mit CyanoCapture zusammengearbeitet, um sie bei der Erforschung von Chonkus zu unterstützen, muss jedoch noch herausfinden, wie man an seiner DNA herumbasteln und seine Kohlenstoffbindungseigenschaften verbessern kann. „Jeder möchte es entsaften und optimieren“, sagte er.

Seit der Expedition nach Vulcano, bei der Tierney Chonkus aufspürte, die gemeinnützige Organisation, die er gegründet hatte, um extremere Umgebungen auf der ganzen Welt zu erforschen, ist die Two Frontiers-Projekthat auch heiße Quellen in Colorado, vulkanische Schornsteine ​​im Tyrrhenischen Meer in der Nähe von Italien und Korallenriffe im Roten Meer beprobt. Vielleicht finden Forscher dort draußen einen klobigeren Chonkus, der noch mehr Kohlenstoff speichern kann, Mikroben, die beim Nachwachsen von Korallen helfen können, oder weitere Organismen, die die Schmerzen einer sich schnell erwärmenden Welt lindern können. „Es besteht kein Zweifel, dass wir in diesen Quellen weiterhin wirklich interessante Biologie finden werden“, sagte Tierney. „Ich kann nicht genug betonen, dass dies nur die erste Expedition war.“

Kim stellte fest, dass von allen Mikroben da draußen weniger als 0,01 Prozent untersucht wurden. „Sie stellen nicht das wahre Arsenal an Mikroben dar, mit denen wir möglicherweise zusammenarbeiten könnten, um die Ziele der Menschheit zu erreichen.“