Wenn Sie „Bakterien“ erwähnen, kommen Ihnen wahrscheinlich Erinnerungen an Lebensmittelvergiftungen und schlimme Infektionen in den Sinn. Wissenschaftler haben jedoch bestimmte Arten von Bakterien und Mikroben entdeckt, die uns viel mehr als nur einen zwielichtigen Bauch bereiten können.
1Mikroskopisches Gedächtnis
Ein Team am Massachusetts Institute of Technology hat ein Tool entwickelt, mit dem Bakterien als „genetische Tonbandgeräte“ fungieren und Informationen über einfache Ereignisse, die sie erlebt haben, in ihre DNA schreiben.
Die Bakterien können so programmiert werden, dass sie einen neuen DNA-Abschnitt erstellen, wenn sie beispielsweise einer bestimmten Chemikalie oder Licht ausgesetzt werden. Forscher können dann später die DNA „lesen“, um herauszufinden, was die Bakterien erlebt haben. Wenn Populationen von Milliarden von Bakterien verwendet werden, summiert sich der Effekt zu einer Art analoger organischer „Festplatte“, sagen sie.
2Landminendetektoren
Wissenschaftler der Universität Edinburgh haben einen genetisch veränderten, harmlosen Stamm von E. coli die in Gegenwart bestimmter Sprengstoffe grün leuchtet. Die Forscher hoffen, dass die Bakterien auf mutmaßliche Landminenstandorte abgeworfen werden können und möglicherweise die Praxis ersetzen, Minen mit Metalldetektoren oder Spürhunden zu finden.
Die modifizierten Bakterien produzieren ein Protein, das an TNT bindet, das in vielen Landminen vorkommt. Diese Reaktion „schaltet“ dann ein Gen an, das Luciferase erzeugt, ein Enzym, das Glühwürmchen und andere Bakterien dazu bringt, Licht zu emittieren.
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Bakterienbatterien
Winzige Ströme, die durch die Bewegung von Bakterien verursacht werden, könnten laut Wissenschaftlern der Universität Oxford eines Tages zum Antrieb von Nanomaschinen oder winzigen elektrischen Komponenten verwendet werden. Das Team vom Fachbereich Physik der Universität fand heraus, dass sich dichte Lösungen schwimmender Bakterien spontan um winzige Rotoren herum anordnen und einen mikroskopisch kleinen „Windpark“ bilden.
Schwarmartige Aktivitäten innerhalb dieser „lebenden Flüssigkeit“ treiben die Rotoren an und stellen eine winzige, aber stetige Energiequelle dar, die zum Betrieb der nächsten Generation von Mikromaschinen, Nanobots oder Smartphone-Komponenten verwendet werden könnte.
4Biokraftstoffe
Das US-Biokraftstoffunternehmen Mascoma hat eine neue Hefe entwickelt, die in der Lage ist, bis zu 97 Prozent der Ernteabfälle in Ethanolkraftstoff umzuwandeln. Dieser gentechnisch veränderte Stamm ist deutlich effizienter als frühere Biokraftstoff-produzierende Hefen, die etwa ein Drittel des zähen Pflanzenmaterials nicht umgewandelt lassen.
Die neue Hefe arbeitet in nur 48 Stunden und ihre Rohstoffe – Maisstängel, Weizenstroh und die ungenießbaren Teile des Zuckerrohrs – sind Abfallprodukte der kommerziellen Landwirtschaft, also reichlich vorhanden und billig.
5Feuerwehr
US-Wissenschaftler verwenden Bakterien, um Waldbrände in Idaho und Oregon zu verhindern. In letzter Zeit wurden die Brände in diesem Gebiet durch die Ausbreitung einer invasiven Pflanze namens Cheatgrass verschärft, die trockenes und feines Stroh bildet, das unter trockenen Bedingungen leicht Feuer fängt.
Forscher des US Geological Survey fanden heraus, dass das Bakterium Pseudomonas fluorescens das Wachstum der Wurzeln von Cheatgrass unterdrückt und verhindert, dass es einheimische Gräser verdrängt. Das Land könnte nach fünfjähriger Behandlung mit den Bakterien von Cheatgrass befreit werden, sagen die Forscher.
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Lieferfehler
Bakterien, die mithilfe von Magnetfeldern navigieren, könnten verwendet werden, um Medikamente in Tumore zu transportieren. Das Bakterium Magnetococcus marinus verfügt über ein auf magnetisierten Kristallen basierendes Navigationssystem, das ihnen hilft, sich in der Tiefsee zurechtzufinden.
Wissenschaftler des National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering in den USA haben sich diese Fähigkeit zunutze gemacht, indem sie die Bakterien in krebskranke Mäuse injiziert haben. Anschließend erzeugten sie Magnetfelder, um die Bakterien zu den Tumoren zu leiten. Der nächste Schritt besteht darin, die Bakterien so zu modifizieren, dass sie eine Ladung tumorzerstörender Moleküle einsetzen können.
7Heile Helden
Könnte das Auffüllen der Bakterien in unserem Darm uns helfen, uns schneller von Verletzungen zu erholen? Wissenschaftler der Rockefeller University, die Mäuse mit Rückenmarksverletzungen untersuchten, fanden heraus, dass die Verletzung die Bakterien im Darm der Mäuse veränderte, was zur Freisetzung von Entzündungszellen führte. Dies löste andere Prozesse aus, die ihre Fähigkeit beeinträchtigten, sich von der Verletzung zu erholen.
Wenn einige Mäuse mit Probiotika behandelt wurden, erholten sie sich schneller von ihren Verletzungen. Die Autoren der Studie schlagen vor, dass bei der Behandlung von Rückenmarksverletzungen beim Menschen Veränderungen im Darm mit Probiotika entgegengewirkt werden könnte, um die Genesung zu unterstützen.
- Dieser Artikel wurde erstmals im April 2017 veröffentlicht