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Mikrobiologischer Leuchtturm der Lahnberge

Synmikro Mikrobiologischer Leuchtturm der Lahnberge

Der Physiker Bruno Eckhardt hat das Zentrum für Synthetische Mikrobiologie (Synmikro) maßgeblich mit aufgebaut. Seinen Direktorenposten hat er an die Biologin Anke Becker weitergegeben.

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Anke Becker und Victor Sourjik leiten das Forschungszentrum Synmikro. Im Hintergrund soll auf den Lahnbergen ein neues Forschungsgebäude entstehen.

Quelle: Martin Schäfer

Marburg. Wenn Ingenieure nicht weiter wissen, lassen sie sich gern von der Natur inspirieren. Denn die über Jahrmillionen entwickelten biologischen Strukturen sind meist in Sachen Energieeffizienz, Materialeinsatz und Robustheit technischen Systemen weit überlegen. Wobei, das stimmt nicht immer: Der Marburger Mikrobiologe Tobias Erb bezeichnet die Photosynthese-Leistung zur Fixierung von Kohlenstoff als eher suboptimal und forscht am Max-Planck-Institut für Terrestrische Mikrobiologie auf den Lahnbergen an noch besseren biologischen Stoffkreisläufen. Es gibt also allen Grund, die Natur - und als ihre biologische Basiseinheit die Zelle - noch besser zu untersuchen, um sich ihre Arbeitsprinzipien abzuschauen oder gar noch weiter zu optimieren.

Diese Forschung ist ein hartes Ringen in der Welt von Molekülen und Zellstrukturen. Um das zu systematisieren, haben sich die Marburger Biologen an Universität und Max-Planck-Institut zu einem bundesweit einmaligen Zentrum für Synthetische Mikrobiologie (Synmikro) zusammengeschlossen. Gefördert wird das Zentrum durch die Landesinitiative „Loewe“ für den Zeitraum von 2010 bis 2018 mit rund 50 Millionen Euro. Ab 2019 führt die Philipps-Universität das Zentrum weiter.

„Ziel ist, das System ‚Zelle‘ auf allen Ebenen noch besser zu verstehen“, erläutert der Physiker Bruno Eckhardt, der Synmikro maßgeblich mit aufgebaut und seinen Direktorenposten im Juni an die Biologin Anke Becker weitergegeben hat. Dieser Stabwechsel markiert gewissermaßen eine Zäsur zwischen der Aufbauphase hin zur verstetigten Arbeitsphase.

Die Zwischenbilanz beeindruckt. Aus fünf Fachbereichen der Universität (Biologie, Chemie, Physik, Pharmazie, Medizin und Theologie) und vier Abteilungen des Max-Planck-Instituts arbeiten in 34 Arbeitsgruppen rund 100 Wissenschaftler.

„Wir wollen zerlegen und neu aufbauen“

Zwei neue Professuren wurden eigens für Synmikro eingerichtet (eine davon hält Anke Becker), das MPI wurde um die Abteilung von Victor Sourjik erweitert. Die Forscher untersuchen die Zelle auf allen Ebenen - von den Proteinen und Erbmolekülen, über größere Einheiten wie Ribosomen, Mitochondrien und Chromosomen, die zellulären Regelkreise bis hin zu den Zellen als lebendige, biologische Funktionseinheit. Ja, sogar darüber hinaus. Der Biophysiker Knut Drescher, der erst kürzlich an der Uni Marburg seine Professur angetreten hat, erkundet das Zusammenwirken von Bakterienzellen in sogenannten Biofilmen.

„Das Zentrum Synmikro agiert wie ein Katalysator zwischen Grundlagenforschung und Anwendung“, beschreibt Anke Becker die Ausrichtung.

Sind die Prozesse der Zellen richtig verstanden, können Mikroorganismen beispielsweise Impfstoffe, Antikörper oder Bioplastik produzieren. Ein Ansatz ist dabei von den Ingenieuren abgeschaut. Zunächst wird eine Zelle in die Bestandteile zerlegt. Aus diesen Einzelteilen lassen sich nach Art eines Lego-Baukastens neue biologische Systeme aufbauen, die bestimmte Sachen machen oder produzieren. „Wir wollen zerlegen und neu aufbauen“, sagt Max-Planck-Direktor Victor Sourjik. Seine Devise: Erst wenn ich etwas aufbauen kann, habe ich es verstanden. Das hat aber Grenzen. „Wir erkennen immer wieder, wie wenig wir verstehen“, sagt Sourjik.

„Das Gesamtsystem ist komplexer als seine Einzelteile“, beschreibt Becker die Herausforderung. Die Biologie der Zelle weist - auch nach jahrzehntelanger Forschung - immer noch Erkenntnislücken auf, etwa beim Zellwachstum oder bei der Zellteilung. „Ich kann das nur lernen, indem ich Strukturen baue“, sagt die 49-jährige Biologin. Die Forscher wollen molekulare Werkzeuge, Bauteile und Methoden entwickeln, auf denen andere Wissenschaftler und Technologen aufbauen können.

Ein Beispiel sind Biosensoren, die der 46-jährige Victor Sourjik entwickelt. Mit den Sensoren, die zelluläre Membranrezeptoren nutzen, können Umweltschadstoffe aufgespürt werden. In der Biotechnologie lassen sich technologisch interessante Bakterienstämme damit identifizieren, die bestimmte Substanzen besonders effizient herstellen.

Baufeld für neues Gebäude steht schon bereit

Mit der Stabübergabe von Leibniz-Preisträger Bruno Eckhardt an Anke Becker rückt auch ein weiterer Meilenstein von Synmikro ins Blickfeld: Die verteilten Arbeitsgruppen sollen schon bald in einem eigenen, 61 Millionen Euro teuren Forschungsgebäude untergebracht werden. Das Baufeld steht schon bereit, und der Spatenstich soll noch in diesem Jahr geschehen.

Es sei schön, dass Universität, Max-Planck-Gesellschaft und Land Hessen das Potenzial der Marburger Biologie erkannt hätten, freut sich Becker. Das Gebäude erhöhe zusätzlich die nationale wie internationale Sichtbarkeit der Marburger Biologie. Schon jetzt ziehe Marburg Forscher jeglicher Alters- und Karrierestufen an, vom Studierenden bis zum Professor.

von Martin Schäfer

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