Ohne Moos nichts los

Als äußerst widerstandsfähige Pflanzen haben Moose seitdem mehrere Eiszeiten überlebt und die diversen Klimaveränderungen überstanden. So verfügen sie unter anderem über hoch ungesättigte Fettsäuren, die es in Blütenpflanzen nicht gibt und die sie vor Frost schützen. Denn: Je höher der Anteil von ungesättigten Fettsäuren in der Zellmembran einer Pflanze ist, desto niedriger ist die Temperatur, bei der die Membran erstarrt – also von einem flüssigen in einen festen Zustand übergeht.

Der Biologe Ralf Reski von der Universität Freiburg forscht seit mehreren Jahrzehnten zu Moosen. Sein persönliches Lieblingsmoos ist Takakia, das im Himalaya vorkommt. Es hat sich entwickelt, als es sehr warm auf der Erde war und der Himalaya noch nicht existierte. Als 100 Millionen Jahre später durch die Kollision der indischen und der eurasischen Erdplatten der Himalaya entstand, ist das Moos mit dem Gebirge wie in einem Fahrstuhl in die Höhe gefahren und hat sich an die kalten Temperaturen auf über 4.000 Meter Höhe angepasst. Seit es durch den menschengemachten Klimawandel dort wieder wärmer wird, geht der Bestand der Pflanze jedoch zurück. Warum sich Takakia an diese Klimaveränderung nicht anpassen kann, ist noch unklar.

Neben Takakia kann sich Ralf Reski auch für andere Moose begeistern: In seinem Labor kultiviert er beispielsweise das Kleine Blasenmützenmoos. Unter anderem, um dessen Genom zu sequenzieren. Dabei haben der Biologe und sein Team eine erstaunliche Entdeckung gemacht: Sie haben in der Pflanze 35.000 Gene identifiziert. Das sind 10.000 Gene mehr als beim Menschen. „Moose sind Generalisten, Menschen Spezialisten. Das heißt: Menschen können ein paar Sachen sehr gut. Moose können viel mehr Sachen, aber dafür nicht ganz so gut“, erklärt Reski den Gen-Rekord der kleinen Pflanzen.

Torfmoose als Klimaschützer

Dass Moos nicht nur auf Stein, sondern auch im Feuchten wachsen kann, zeigen Torfmoose: Sie sind charakteristisch für Hochmoore. Diese sind im Gegensatz zu Niedermooren nicht mit dem mineralienreichen Grundwasser verbunden, sondern werden vor allem durch Niederschlag bewässert und sind daher vergleichsweise nährstoffarm.

Wenn lange kein Niederschlag fällt, schützen die Torfmoose das Moor. „Wenn es zu trocken wird, bleichen die Moose aus, sodass die Sonnenstrahlung stärker reflektiert und die Verdunstung verringert wird“, erklärt die Biologin Greta Gaudig. Und sie verfügen über eine weitere ungewöhnliche Fähigkeit: Während die unteren Enden der Torfmoose absterben, wächst die Pflanze – anders als andere Moose – nach oben weiter. In den feuchten Mooren zersetzen sich die abgestorbenen Teile des Mooses aufgrund der hohen Wassersättigung jedoch nicht vollständig; so bildet sich Schicht für Schicht Torf und das Moor wächst.

Dieser Mechanismus hat für den Menschen einen großen Nutzen. Denn wie alle Pflanzen, binden Torfmoose mittels Fotosynthese Kohlenstoff aus der Atmosphäre in ihrer organischen Masse. Bei den meisten anderen Pflanzen ist die Kohlenstoffspeicherung jedoch nicht von Dauer: Wenn sie verwesen, wird der Kohlenstoff wieder oxidiert und CO2 ausgestoßen. Weil Torfmoose jedoch zu Torf werden, wird der in ihnen gespeicherte Kohlenstoff nicht oxidiert. Daher fungieren die Pflanzen auch als tote Biomasse weiterhin als Kohlenstoffspeicher.

Insgesamt speichern die Moore der Welt sogar doppelt so viel Kohlenstoff wie alle Wälder der Welt zusammen. Dabei bedecken Wälder weltweit zehnmal so viel Fläche. Die Kohlenstoffspeicherung durch Torfmoose spielt für den überraschenden Rekord eine entscheidende Rolle. „Die Gattung der Torfmoose, Sphagnum, ist wohl die Pflanzengattung, die am meisten Kohlenstoff in ihrer toten und lebenden Biomasse speichert“, sagt Gaudig. Seit 20 Jahren forscht sie an der Universität Greifswald zu Torfmoosen und Mooren. Gemeinsam mit Franziska Tanneberger leitet sie seit 2015 das Greifswald Moor Centrum mit dem Ziel, Moore langfristig zu schützen. Denn die Moore in Deutschland befinden sich in sehr schlechtem Zustand: Zur Torfgewinnung und zur landwirtschaftlichen Flächennutzung wurden im Laufe der Zeit 98 Prozent der deutschen Moore entwässert. Mittlerweile sind vier Prozent wieder bewässert, aber nur ein bis zwei Prozent befinden sich in einem naturnahen Zustand. In entwässerten Mooren wird jedoch oberflächig der über Jahrhunderte gespeicherte Kohlenstoff nach und nach zu CO2 oxidiert und freigesetzt. Insgesamt etwa sieben Prozent der gesamten Treibhausgasemission in Deutschland stammen aus trockengelegten Mooren.

„Daran sieht man, was für eine Wirkung die Entwässerung von Mooren auf das Klima haben kann“, stellt Greta Gaudig fest. Der Effekt wurde lange Zeit kaum thematisiert, erhält mittlerweile jedoch immer mehr Aufmerksamkeit. So ging der Deutsche Umweltpreis 2021 an Hans Joosten und 2024 an Franziska Tanneberger – beide sind wie Greta Gaudig von Greifswald aus im Einsatz für Moore. Und auch in den Programmen deutscher Parteien ist die Wiedervernässung von Mooren immer häufiger untergebracht.

Nutzung von Mooren und Moosen

In der Praxis gehen Pläne zur Wiedervernässung trotzdem nur langsam voran. Denn die meisten trockengelegten Moorflächen werden landwirtschaftlich genutzt und sind zum Teil bestallt oder anderweitig bebaut. Eine Wiedervernässung ist somit eine Kostenfrage und bedeutet für die Landwirtschaftsbetriebe eine große Umstellung, andererseits schafft sie Raum für neue Konzepte wie die Paludikultur.

Als Paludikultur wird die land- und forstwirtschaftliche Nutzung nasser Moorflächen beschrieben. Denn auch die wiedervernässten Moorflächen sind landwirtschaftlich nutzbar: Landwirte können Torfmoose und andere Moorpflanzen wie Schilf und Rohrkolben auf ihnen anbauen.

Die geerntete Biomasse der Moorpflanzen lässt sich anschließend beispielsweise zu Dachreet oder Bauplatten verarbeiten und Torfmoose können als Torfersatz im Gartenbau verwenden werden. „Man muss den Prozess der Vertorfung nicht erst abwarten, damit der Rohstoff für den Gartenbau geeignet ist. Man kann auch die Biomasse, also frische Torfmoose als Substratsausgangsstoff direkt für die gartenbauliche Anwendung nutzen“, erklärt Greta Gaudig und ergänzt: „Weil der Torf im Gartenbau aus Torfmoosen gebildet wurde, ist Torfmoos-Biomasse jenem sehr ähnlich und daher der beste Torfersatz.“

Die Verwendung von Torfmoosen als Torfersatz hat sogar einen doppelten Klimanutzen: Zum einen wird durch die Paludikultur die Emission von jahrhundertealtem CO2 aus den Moorflächen gestoppt – allein die Trockenlegung der Moore macht sieben Prozent der Treibhausgasemission Deutschlands aus –, zum anderen wird die Ausbeutung des fossilen Rohstoffs Torf durch einen nachwachsenden Rohstoff ersetzt.

Damit Landwirtinnen und -wirte ihre Moore tatsächlich wiedervernässen und auf Paludikultur umsteigen, braucht es aber Anreize aus der Politik. „Es zeigt sich, das bestehende Regularien angepasst werden müssen, damit Moorschutz und Wiedervernässung großflächig möglich werden“, sagt Gaudig. Zum Beispiel sollte vor einer Wiedervernässung immer die Grasnarbe auf der Fläche abgetragen werden, was bisher als Grünlandumbruch galt. Das wiederum ist einem Landwirt jedoch nur erlaubt, wenn er dafür anderswo Grünland in derselben Größenordnung entstehen lässt – wofür den meisten jedoch die Flächen und die Finanzen fehlen. Um den Umstieg leichter zu machen, könnte bei der Umwandlung in eine Paludikultur in Zukunft der Status als Dauergrünland beibehalten werden, wie aktuell in Niedersachsen vorgemacht.

Moose und Medizin

Der Mensch kann aber nicht nur klimatechnisch von Moosen profitieren, sondern auch medizinisch: Ralf Reski und sein Team arbeiten daran, aus Moosen menschliche Proteine zur Behandlung von Krankheiten zu gewinnen. Das bekannteste Beispiel einer Krankheit, die durch einen speziellen Proteinmangel entsteht, ist Diabetes: Erkrankten fehlt das Protein Insulin. Insulin lässt sich seit etwa 40 Jahren effizient in Hefe herstellen. Davor war es ab den 1920er Jahren aus Schweinezellen gewonnen worden. Würde man immer noch ausschließlich Schweineinsulin für die Behandlungen nutzen, bräuchte man dafür insgesamt etwa doppelt so viele Schweine, wie es derzeit weltweit gibt. Es ist also sehr sinnvoll, Alternativen zu der Proteingewinnung aus tierischen Zellen zu schaffen.

Bei vielen anderen Krankheiten ist das jedoch nicht so einfach wie bei Diabetes. Denn: Den Betroffenen fehlen komplexere Proteine, die sich nicht in Hefe oder bislang sogar gar nicht herstellen lassen. Um das zu ändern, wird seit Jahren daran geforscht, diese Proteine aus Pflanzen zu gewinnen. „Moos hat hierfür mehrere Vorteile“, berichtet Reski. Moose können in Bioreaktoren wachsen, was sie besser kontrollierbar macht als andere Pflanzen in Gewächshäusern, und sind in der Lage, die Proteine direkt in das Medium abzugeben, in dem sie wachsen.

Das Unternehmen Eleva hat das erste menschliche Protein – das Enzym Alpha-
Galactosidase A – aus der Moosproduktion bereits durch die klinische Phase 1 gebracht. Bei Menschen mit einem Mangel an diesem Enzym liegt die Krankheit Morbus Fabry vor. Durch den Enzymmangel werden bestimmte Fette nicht häufig genug gespalten und reichern sich beispielsweise an Organen an. Betroffene erleiden meist Nieren-, Herz- oder Gehirnschädigungen; ihre Lebenserwartung ist vergleichsweise geringer. Zwar gibt es für die Behandlung von Morbus Fabry zwei Medikamente aus tierischen Zellen, die Testergebnisse des Enzyms aus der Moosproduktion sind jedoch mindestens genauso gut und die Herstellung ist effizienter.

Das zweite Protein, an dem Reski mit seinem Team forscht, nennt sich Faktor H. Es kommt im menschlichen Blut vor und ließ sich bisher nicht künstlich herstellen – auch nicht in tierischen Zellen. Menschen, denen das Protein fehlt, leiden oft an Altersblindheit, sind auf regelmäßige Bluttransfusionen angewiesen und sterben dennoch früher als Gesunde. Ralf Reski und sein Team könnten diesen Patienten in Zukunft vielleicht helfen. Sie haben es geschafft, das Protein aus Moosen zu gewinnen. Dieses Jahr soll die Erprobung des Medikaments in die klinische Phase gehen. Wann die Arzneimittel jedoch auf dem Markt erscheinen, ist unter anderem eine Frage des Geldes. Allein die dritte Testphase des Morbus Fabry-Medikaments wird voraussichtlich 320 Millionen Euro kosten.

Zwar kommen die beschriebenen Krankheiten selten vor, Betroffene müssten die Proteine jedoch regelmäßig spritzen. Daher versprechen auch diese Medikamente Umsätze im Milliardenbereich, was vermutlich das Interesse der Pharmaindustrie wecken wird. Ralf Reski hält es daher zwar für ambitioniert, aber durchaus realistisch, dass die ersten Proteine aus der Moosproduktion in den kommenden fünf Jahren auf dem Markt erscheinen.

Dass Moose vor mehreren Jahrzehnten das Interesse des Schriftstellers Siegfried von Vegesack weckten, ist also keineswegs erstaunlich. Viel mehr überrascht es, dass die kleinen Pflanzen ansonsten kaum Aufmerksamkeit auf sich ziehen. Schließlich sind sie beeindruckende Lebenskünstler, die durch ihre besonderen Fähigkeiten in vielen Bereichen innovativ genutzt werden können.