Forschung AG Prof. Dr. Henrik Buschmann (Molekulare Biotechnologie)
Phytoremediation von Schwermetallen durch Algen
Die Umweltbelastung von Oberflächengewässern mit Schwermetallen durch Bergbauaktivitäten ist ein weltweites Problem. Unsere Arbeitsgruppe untersucht wie Algen zur Schwermetallentgiftung eingesetzt werden können. Wir konzentrieren dabei uns auf filamentöse Zygnematophyceae (Spirogyra, Mougeotia etc), da zahlreiche Publikationen belegen, dass Schwermetalle insbesondere von diesen Algen gebunden werden. Vor diesem Hintergrund wollen wir klären: a) Handelt es sich ausschließlich um Schwermetall-Adsorption (verbleiben in Zellwand) oder auch um Aufnahme in die Zellen? b) Sind membranständige Transporter und Metallthionin an der Resistenz beteiligt? Mit Hilfe von Transcriptomics untersuchen wir die Genexpression während der Exposition der Algen mit Schwermetallen. c) Photosynthese- (PAM Fluorometer) und Wachstumsmessungen während der Schwermetalexposition. d) Wir durchmustern diesbezüglich auch Stammsammlungen (insbesondere Zygnematophyceae) auf Eignung für die Umweltbiotechnologie. e) Und last-not-least: Technologien weiterentwickeln, die es ermöglichen diese Algen in z.B. durch Bergbau kontaminierte Wasserkörper einzusetzen, um diese zu entgiften.
Unkrontrollierte, hoch-artifizielle Lebensräume
Der Mensch verändert seine Umwelt stark, wodurch neue Lebensräume mit neuen Strukturen und andersartigen Stoffflüssen entstehen. Dieser bereits historische Prozess wird unvermindert fortgesetzt. Viele dieser entstehenden Lebensräume sind ihrer Natur nach unkontrolliert, was bedeutet, dass der Mensch nicht steuernd eingreift. Infolgedessen ist z.B. die Artzusammensetzung dieser Lebensräume nicht bekannt. Es ergeben sich wichtige Fragen: - Worauf beruht die Anpassungsfähigkeit der involvierten Organismen? - Welche Eigenschaften müssen Arten besitzen, um sich durchzusetzen? - Kann die Evolution und Ökosystemfunktion solcher Lebensräume vorhergesagt werden? - Werden sich Synthetische Organismen einfügen? - Folgeabschätzung: sind derartige Lebensräume stabil? Sind unkrontrollierte, hoch-artifizielle Lebensräume problematisch für die menschliche Gemeinschaft – oder können sie Anwendung finden?! Beispiele: Abwässer, Weltraumstationen und Planeten, Dichtungen an Autofenstern, Warmräume, etc Ziel der Arbeitsgruppe ist es, durch Metagenomforschung die Struktur der neuartigen Lebensräume zu untersuchen und Vorhersagen für ihre Weiterentwicklung zu treffen.
Polare Bioreaktoren unter Verwendung von Algen
Leben bedeutet Polarität. Polarität wird oft durch Gradienten realisiert. Organismen haben die Fähigkeit derartige Gradienten aufzubauen. Gradienten können unterschiedlich basiert sein und involvieren beispielsweise Ladungsverschiebungen oder Konzentrationsunterschiede. Derartige Gradienten können Energie speichern, und Mechanismen, die genannte Gradienten erzeugen, können zur Energieumwandlung verwendet werden. Ziel dieser Projekte ist es, mikroskopische Algen in Mikrostrukturen anzuordnen, um verwertbare Gradienten zu erzeugen. Dafür werden neuartige Algen-Bioreaktoren entworfen, gebaut und getestet.