Von Harald Berlinghof
Zwingenberg. Kohlendioxid wird umgebaut zu nützlichen Stoffen für die Bioplastik-Herstellung. Gold wird in Minen giftfrei abgeschieden - ohne giftigen Cyanid- oder gar Quecksilbereinsatz. Waschenzyme entfalten schon bei 20 Grad Celsius ihre optimale Waschwirkung. Den einen oder anderen "Superorganismus" haben die "Zauberer vom Zwingenberg" schon erzeugt oder gefunden. Doch sie arbeiten nicht mit Zaubersprüchen, sondern vor allem mit Hirn. Brain AG nennen sie sich und sie "pfuschen" der Natur ganz gezielt ins Handwerk, indem sie Evolution spielen. Bakterien werden über Wochen in Nährlösungen künstlich verursachten Stressfaktoren ausgesetzt und natürliche Mutationen der Organismen bewirken eine Anpassung. Man könnte dies beschleunigte Evolution nennen oder eine zielgerichtete sexfreie Zucht. Heraus kommen in aller Regel optimierte Mikroorganismen, die auch unter - herkömmlich betrachtet - miserablen Umweltbedingungen in der Lage sind, zu überleben. Zum Beispiel im Schornstein eines Kohlekraftwerks, wo es so viel Kohlendioxid zu fressen und verdauen gibt, dass der Geobacillus mit der Bezeichnung BR 07116 sich in diesem Biotop pudelwohl fühlt. Und wenn er "frisst und verdaut" tut er genau das, was die Brain-Mitarbeiter von ihm wollen. Er spaltet Kohlendioxid in seine Bestandteile Kohlenstoff und Sauerstoff auf und baut seine "Ausscheidungen" mit dem allgegenwärtigen Wasserstoff zu langkettige Molekülketten zusammen, aus denen dann ein biobasierter Kunststoff werden kann.
Bioökonomie nennt sich das Umfeld, in dem sich das Unternehmen aus dem südhessischen Zwingenberg tummelt. Und bei Brain nutzt man die Biologie ganz unideologisch. Die Gentechnik genauso wie die gezielte Mutation. Entscheidend ist alleine, was hinten heraus kommt. Für Südzucker hat man einen Organismus entwickelt, der einen Zuckerersatzstoff produziert, der in der Mundhöhle des Menschen im Gegensatz zur Saccharose Bakterien nicht als Nahrung dient. Palatinose, Markenname Isomalt, das mittlerweile in vielen Produkten im Supermarkt enthalten ist, darf allerdings nicht mit Hilfe gentechnisch veränderter Bakterien hergestellt werden. "Das wäre kennzeichnungspflichtig und Südzucker wollte das auf keinen Fall. Also haben wir unsere Fermenter angeworfen und eine Lösung gefunden, wie wir ohne Gentechnik auskommen können", so Martin Langer, Mitglied der Geschäftsleitung bei Brain.
Im Gegensatz zur grünen Gentechnik, die in weiten Teilen Europas grundlegend abgelehnt wird, ist die rote Biotechnologie, mit deren Hilfe neuartige Medikamente gegen vielfach noch schwer heilbare Krankheiten entwickelt werden sollen, weitgehend akzeptiert. Da könnte es schließlich um die eigene Haut gehen. Von der weißen Biotechnologie dagegen spricht in breiten Kreisen der Bevölkerung kaum jemand. Die gezielte Veränderung von Mikroorganismen, für die Herstellung gewünschter Substanzen in industriellen Prozessen scheint in einem emotionalen Niemandsland angesiedelt. Zu weit weg von der eigenen Betroffenheit. Und doch gilt die weiße Biotechnologie als ein Zukunftsmarkt. Ganz besonders, wenn es darum geht, sie in den Dienst einer gesünderen, nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Lebensweise zu stellen.
"Der Werkzeugkasten der Natur stellt alles zur Verfügung, was man braucht", glaubt der Mitgründer und langjährige Chef der Brain AG, Holger Zinke. Und dabei gibt es vorurteilsfrei zwei Wege, die man beschreiten kann. Die Gentechnik, mit deren Hilfe man Bakterien wie Escherichia coli Eigenschaften einprogrammieren kann, die sie unter natürlichen Bedingungen niemals erlangen könnten. Wobei E.coli "gelegentlich ein wenig behäbig ist bei der Arbeit", wie es Langer formuliert. Die Gattung Bacillus eignet sich dagegen besser. Aber selbst dieser Organismus würde unter natürlichen Bedingungen nicht darauf verfallen, Waschmittelenzyme herzustellen. "Man muss es ihm im Labor beibringen".
Der andere Weg einer gesteuerten Entwicklung spielt sich in Fermentern ab, die nach Belieben gekühlt, erwärmt, unter Druck gesetzt oder mit Gift- oder Nährstoffen versetzt werden können. In der Nährlösung der Laborfermenter werden so gezielt Entwicklungsrichtungen bei der Fortpflanzung und Teilung der Organismen ausgelöst. In ein bis fünf Liter-Fermentern werden die Organismen erzeugt, im großen 3000-Liter-Fermenter werden sie dann gezüchtet und in größerem Maßstab produziert.
Für einen amerikanischen Fertigsuppenhersteller entwickelt man ein Salzsubstitut. Für einen amerikanischen "Brausehersteller" forscht man an einem Ersatzsüßstoff. Im Laborkeller bei Brain warten bei minus 85 Grad 53000 bekannte Mikroorganismen darauf, dem gezielten Entwicklungsgang einer künstlichen Evolution unterworfen oder gentechnisch verändert zu werden. Dabei handelt es sich um Bakterien, Algen, Pilzen, Hefen und Archaea, sogenannte Ur-Bakterien. Die weltgrößte Naturstoffsammlung ergänzt das Archiv für Mikroorganismen und 300 Millionen abgespeicherte genetische Baupläne stehen für die Rekombination zur Verfügung.
"Die Wissenschaft kennt nur rund ein Prozent aller Organismen eines Lebensraumes. Seit den 80er Jahren ist die Einsicht gewachsen, dass man eigentlich nichts weiß", so Langer. Doch die Suche nach geeigneten Organismen geht weiter. Allerdings nicht so, wie man sich das vorstellen mag, in den Tropen oder im ewigen Eis, sondern gewissermaßen vor der Haustür. Noch vor 20 Jahren versuchten sich Firmen "Schürfrechte für Bakterienstämme" in geografisch klar umrissenen Gebieten zu sichern. "Heute weiß man, dass man in der Natur alles überall findet", erklärt Langer. Diversität ist überall - in heißen Geysiren auf Island, in den Black Smokers der Tiefsee und unter dem Eis der Antarktis. Oder im Schriesheimer Silberbergwerk, wo konstant tiefe Temperaturen zu einer Anpassung der Mikroorganismen daran geführt haben. "Bei einer Probeentnahme wird man dort Bakterien finden sich bei diesen Bedingungen pudelwohl fühlen. Aber es werden auch wenige dabei sein, die bei diesen Lebensbedingungen nur vor sich hinsiechen und eigentlich höhere Temperaturen brauchen. Das ist eine Absicherung der Natur gegen das Aussterben, falls die Temperaturen ansteigen sollten".
