Erlenmeyerkolben mit einer grünen Flüssigkeit in Reih und Glied in einem Labor.

Beim Klimaschutz geht es meistens darum, den Ausstoß von Kohlendioxid zu verringern. Marburger Forscher wollen mehr: das CO2 aktiv aus der Atmosphäre herausholen und für uns nutzbar machen - mithilfe von künstlichem Spinat.

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Loca-tag 'teaser_more_audio_sr' not found Biotechnologisches Wunder: Künstlicher Spinat

Frau vor Laborgerät
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Maren Nattermann steht im Labor vor einem verglasten Kasten, der sich in ruckartigen Kreisen bewegt. Die Zentrifuge schüttelt Reagenzgläser voller tiefgrüner Flüssigkeit. Die Forscherinnen und Forscher des Marburger Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie haben mit dieser Flüssigkeit ein ambitioniertes Ziel: Sie entwickeln im Labor künstliche Zellen, angelehnt an Algen und Spinat.

Aber warum sollte man überhaupt künstlich etwas herstellen, das es in der Natur schon gibt? Die Photosynthese ist schließlich eine Erfolgsgeschichte - so alt wie das Leben selbst: Grüne Pflanzen wandeln Kohlendioxid in Sauerstoff und andere lebensnotwendige Stoffe um.

Künstlicher Spinat: effektiver als das Original

"Wir nehmen die Natur als Vorbild und verbessern diesen Baustein der Evolution für die menschlichen Bedürfnisse", erklärt Institutsleiter Tobias Erb. Die Zellen sollen sogar mehr CO2 aus der Luft holen können als echte Spinatpflanzen. "Unser Ziel ist eine menschgemachte künstliche Pflanze, die hocheffizient CO2 für uns einfängt mit Licht."

Die Idee der Forscher: Die künstlichen Zellen sollen nicht als Pflanzen, wie wir sie kennen, auf Äckern wachsen. Stattdessen entwickeln sie eine Art grüne Zellflüssigkeit, vollgepackt mit reinen, effektiv arbeitenden Photosynthesezellen. Erb erklärt: "So wie ein Flugzeug kein Vogel ist, sondern fliegen kann inspiriert vom Vogel - so soll der künstliche Spinat, nicht aussehen wie echter Spinat, sondern vom Spinat inspiriert sein."

Zukunfstechnologie könnte CO2-positive Produktion ermöglichen

Die Zellen könnten dann zum Beispiel in einer Art Bioreaktor eingesetzt werden und Kohlendioxid sogar in nützliche Stoffe umwandeln: etwa Zucker, Antiobiotika oder Treibstoff. "Das wäre dann nicht nur eine CO2-neutrale Produktion - sondern sogar CO2-positiv", sagt der Biologe und Chemiker Erb. Für die Klimaforschung wäre das bahnbrechend. Und die industriellen Einsatzmöglichkeiten wären schier unendlich.

In noch ferneren Zukunftsszenarien könnte sich Erb sich sogar vorstellen, dass die künstlichen Zellen aus dem Labor irgendwann mal im Hausgebrauch zum Einsatz kommen. "Vielleicht stellen die uns dann den Zucker für den Morgenkaffee her", sagt er scherzhaft. Doch ganz unrealistisch sei das tatsächlich nicht.

"Der Weg ist noch weit, und wir befinden uns noch im Bereich der Grundlagenforschung", sagt Erb. Doch in den letzten fünf Jahren sei schon extrem viel passiert. "Das ist vielleicht ein bisschen so, wie die ersten Computer früher noch ganze Räume ausfüllten, und jetzt bei jedem von uns als Smartphones in der Hand liegen. Das hätte sich damals ja auch kaum jemand vorstellen können. "

Ein Mann und eine Frau vor einem Laborgerät

"Eine Art Bio-Ingenieure"

Die Arbeit an der künstlichen Photosynthese unterscheidet sich von der klassischen Genforschung in erster Linie dadurch, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht die natürliche Biologie genetisch manipulieren. Sondern sie zerlegen sie in ihre kleinsten Bestandteile und erfinden sie dann neu - mit einem minimalistischen Design, auf ihre nützlichsten Eigenschaften beschränkt.

Doktorandin Maren Nattermann zeigt im Labor, wie die Biotechnologen an hochmodernen Geräten die vorhandenen Zellstrukturen von lebenden Organismen analysieren, zerlegen und neu zusammensetzen. "Unsere Arbeit hat tatsächlich nur noch wenig damit zu tun, was sich viele Leute unter der Arbeit von Biologen vorstellen", sagt Nattermann. "Man kann das vermutlich mehr mit der Arbeit von Chemikern oder einer Art Bio-Ingenieuren vergleichen."

rote Zellen unter dem Mikroskop

"Die Natur erfüllt uns mit Ehrfurcht"

Der große Vorteil für die Forscher: Sie können Wege gehen, die die Evolution bisher noch nicht selbst gegangen ist und sind dadurch nicht an die Grenzen der natürlichen Biologie gebunden. Zumindest theoretisch. Denn immer wieder zeige ihnen die Natur, dass sie dann doch ihre ganz eigenen Wege geht, berichtet Nattermann.

"Oft machen wir hier im Labor irgendwas und das funktioniert sehr gut in unseren kleinen Reagenzgläsern. Und dann versuchen wir es in einem lebenden Organismus, und der macht einfach was komplett anderes damit." Die Arbeit gebe ihr deshalb auch kein "mächtiges Gefühl" über die Natur - sondern erfülle sie immer wieder mit Ehrfurcht vor ihr.

"Biotechnologie wird Antworten auf Klima-Krise finden"

Dass die künstliche Photosynthese im Labor im kleinen Maßstab funktioniert, haben die Marburger Forscher bereits bewiesen - mit einer Art Zelltropfen. Nun geht es vor allem darum, die Prozesse noch weiter zu verbessern und im großen Stil umsetzbar zu machen. Tobias Erb ist überzeugt: Die Biotechnologie hat schnell Antworten auf die Corona-Krise gefunden. Sie wird auch auf die Klimakrise Antworten finden.

"In den Urlaub fahren, im Auto Klimaanlage anmachen oder im Internet surfen - das kostet schließlich alles Energie", sagt Erb. "Und wenn wir diesen Lebensstandard halten und nicht nur mit Verboten arbeiten wollen, dann wird Einsparen allein nicht reichen. Es wird darum gehen, CO2 aktiv einzufangen und damit was Sinnvolles zu machen." Weltweit werde derzeit an der Zukunftstechnologie geforscht. Und die Marburger seien ganz vorne mit dabei.

Sendung: hr4, 07.05.2021, 10.00 Uhr