Energiereiche Substanzen der besonderen Art – Öle und Fette aus Pflanzen haben eine fundamentale Bedeutung für den Menschen: Sie dienen unserer Ernährung, als Futtermittel und bilden die Grundlage zahlreicher Produkte – von der Hautcreme bis zum Biodiesel. Die pflanzliche Ölherstellung basiert auf den Produkten der Photosynthese – die energiereichen Verbindungen entstehen somit letztlich durch Licht, Wasser und Kohlendioxid. Dennoch ist die Ölherstellung durch Pflanzen bekanntlich nicht unbedingt nachhaltig und klimafreundlich: Monokulturen wie Rapsfelder oder Palmölplantagen verbrauchen enorme Flächen und sind damit aus ökologischer Sicht problematisch. Alternative Möglichkeiten zur Bio-Ölproduktion sind deshalb gefragt.
Photosynthese-Mikroben im Visier
Bislang ging man davon aus, dass die Cyanobakterien dafür nicht infrage kommen, da nur von „echten“ Pflanzen eine Fähigkeit zur Ölproduktion bekannt war. Denn obwohl sie Photosynthese betreiben und ihr Spitzname „Blaualgen“ es anders vermuten lässt, unterscheiden sich diese Organismen in vielen Merkmalen erheblich von den Pflanzen. Mit Raps und Co sind die Cyanobakterien sogar weniger verwandt als etwa mit unseren Darmbakterien. Dennoch gibt es eine interessante Verbindung zu den Pflanzen: Man nimmt an, dass die für die Photosynthese in Pflanzenzellen verantwortlichen Chloroplasten gleichsam einverleibte Cyanobakterien sind: Der sogenannten Endosymbionten-Hypothese zufolge hat vor über einer Milliarde Jahren eine Ur-Pflanzenzelle ein Cyanobakterium „verschluckt“. Das Bakterium lebte danach in der Zelle weiter und versorgte sie mit Photosynthese-Produkten.
Dieser Zusammenhang bildete nun die Grundlage der aktuellen Studie. Das Forscherteam um Peter Dörmann von der Universität Bonn beschäftigt sich bereits seit einiger Zeit mit einem Enzym, das in den Chloroplasten aktiv ist und eine Rolle bei der pflanzlichen Ölsynthese spielt. So kam der Gedanke auf: „Wenn die Endosymbionten-Hypothese stimmt, könnte das Ölsynthese-Enzym der Chloroplasten auch in Cyanobakterien vorkommen“, erklärt Dörmann. Dieser Möglichkeit sind er und seine Kollegen zunächst durch genetische Untersuchungen nachgegangen. Dazu haben sie das Erbgut von Synechocystis-Cyanobakterien nach Genen durchsucht, die der Erbanlage für das bekannte pflanzliche Ölsynthese-Enzym ähneln.
Erstmals „Cyanobakterien-Öl“ nachgewiesen
Und sie wurden fündig: Die Forscher stießen auf ein Gen für eine sogenannte Acyltransferase – zu dieser Gruppe zählen auch die aus Pflanzen bekannten Ölsynthese-Enzyme. In weiteren Untersuchungen konnten sie dann nachweisen, dass diese Erbanlage auch tatsächlich zu einer Produktion von geringen Mengen an bisher unbekannten Speicher-Ölen in den untersuchten Cyanobakterien führt. Es handelt sich dabei um Triacylglycerole und Wachsester, berichten die Forscher. Wie sie betonen, ist dieses Ergebnis aus evolutionsbiologischer Sicht sehr interessant: Es liefert Hinweise darauf, dass ein bestimmter Teil der Ölsynthese-Maschinerie der pflanzlichen Chloroplasten tatsächlich auf die Cyanobakterien zurückgeht.
