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29.03.2018

Forscher gewinnen Treibstoff aus Hefe

Blaues Licht steuert Erzeugung von Ethanol und Isobutanol

Forscher der Princeton University können genetisch modifizierte Hefe mit Licht kontrollieren und somit den Ausstoß an verwendbaren Chemikalien der einzelligen Pilze erhöhen - unter anderem zur Herstellung von Treibstoffen. Das liefert den Wissenschaftlern neue Einblicke in die innere Funktionsweise von Zellen. Erst vor kurzem war es Forschern gelungen, mit Licht Einfluss auf bestimmte Nervenzellen zu nehmen, was in den Neurowissenschaften als bahnbrechend angesehen wird.

Hefe mehr als nur Backzutat

"Mit dieser Technik können wir den Stoffwechsel von Zellen auf eine beispiellose Art und Weise steuern", sagt José L. Avalos vom Andlinger Center for Energy and the Environment in Princeton. "Das öffnet die Tür zur Kontrolle des Stoffwechsels mit Licht." Hefe wird seit Jahrhunderten zur Herstellung von Brot, Wein und Bier verwendet. Durch Fermentation wandeln Hefezellen Zucker in Chemikalien um, die beispielsweise Brot aufgehen lassen und Traubensaft in Wein verwandeln.

Mit ihrer neuen Technik haben die Princeton-Forscher nun Fermentation und gentechnisch veränderte Hefen verwendet, um andere Chemikalien zu produzieren, darunter Milchsäure, die in der Lebensmittelproduktion und Biokunststoffen verwendet wird. Licht hat in der Versuchsreihe eine Schlüsselrolle gespielt, da es den Wissenschaftlern verhalf, der Hefe zugefügte Gene manuell zu aktivieren und wieder zu unterdrücken. In einem Fall führte das Ein- und Ausschalten blauen Lichts dazu, dass die Hefe zwischen der Erzeugung von Ethanol und Isobutanol wechselte.

Möglicher Treibstoff-Ersatz

Das erzeugte Isobutanol ist ein Alkohol, der in seiner Struktur sehr kompatibel zu Benzin ist. Das macht es laut Forschern zu einem möglichen Treibstoff-Ersatz der Zukunft. Die Erzeugung gestaltete sich in der Vergangenheit oft jedoch als schwierig und kostspielig, die erfolgreichen Licht-Tests sind laut den Forschern jedoch ein gutes Zeichen für künftige Erprobungen. In zu hohen Dosen ist Isobutanol schädlich für Hefe - ein Umstand, dem durch Wechseln zwischen Ethanol- und Isobutanol-Produktion entgegengewirkt werden konnte.

"Das bietet uns ein neues Werkzeug für die Durchführung weiterer, anspruchsvoller Experimente. So können wir besser bestimmen, wie Stoffwechsel funktionieren und auf dieser Expertise aufbauen", erklärt Avalos. "In Zukunft werden wir den Stoffwechsel von Zellen auf gesundheitliche Probleme hin untersuchen können. Und wir werden ihn steuern können, ob nun im Sinne der industriellen Biologie oder um medizinische Fragen zu beantworten."             

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Quelle   pressetext.redaktion | Wolfgang Rudloff 2018

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