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Marburg Mit Thermomix zum Wettbewerbssieg
Marburg Mit Thermomix zum Wettbewerbssieg
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11:00 20.11.2021
Das siegreiche Marburger „iGEM“-Team bei der Preisverleihung in Paris.
Das siegreiche Marburger „iGEM“-Team bei der Preisverleihung in Paris. Quelle: Foto: Uni Marburg/iGEM-Team
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Marburg

Großer Erfolg für ein Team von 17 Marburger Studierenden auf dem Gebiet der Synthetischen Mikrobiologie: Sie holten bei der Endrunde in Paris den Gesamtsieg des internationalen „iGEM“-Wettbewerbs zum zweiten Mal nach 2018 an die Philipps-Universität. Zudem errang das Marburger Team elf von 18 Preisen in weiteren Kategorien, unter anderem für die Themen gesellschaftliche Integration und Bildung.

Spezialisierung auf Chloroplasten

Die Studierenden aus den Fachbereichen Biologie, Chemie, Mathematik, Medizin und Wirtschaftswissenschaften entwickelten eine neue Technologie, um die Erforschung neuer klimaresistenter Nutzpflanzen zu beschleunigen. Dadurch kann die Entwicklungszeit für neue verbesserte Nutzpflanzen deutlich verringert werden.

Dazu hat das Team sogenannte „zellfreie Systeme“ weiterentwickelt. Diese erlauben den Test von genetischen Bausteinen, ohne die Erbinformation DNA in eine lebende Zelle einbringen zu müssen.

„Dieser Ansatz könnte in der Zukunft die Entwicklung neuer Nutzpflanzen rasant beschleunigen, da viele Tests innerhalb eines Tages etabliert sind, bevor eine lebende Pflanze verändert wird. Ein solcher Testzyklus nimmt bislang mehrere Monate bis Jahre in Anspruch“, sagte Tamina Kirsch, Chemiestudentin und Mitglied des Teams. Das Team spezialisierte sich bei seinen Untersuchungen auf Chloroplasten, die in Pflanzen für die Photosynthese verantwortlich sind. Chloroplasten bergen einige Vorteile für die finale Anwendung in Nutzpflanzen. So werden genetische Veränderungen in Chloroplasten nicht durch Pollen übertragen und können so die biologische Sicherheit der Organismen erhöhen.

Wissenschaftliches Neuland

Zur Gewinnung der „zellfreien Systeme“ isolierte das Team mithilfe eines handelsüblichen Haushaltsmixers Chloroplasten aus unterschiedlichen Pflanzen, bevor diese aufgrund ihrer Dichte in einer Zentrifuge angereichert wurden. In einem nächsten Schritt konnten die Studierenden die biochemische Maschinerie der Chloroplasten gewinnen und dann dafür nutzen, eine Vielzahl von genetischen Bausteinen im Reagenzglas zu testen, ohne dabei gentechnisch veränderte Organismen zu erzeugen. Die Studierenden verarbeiteten im Verlauf ihres Projekts mehr als 100 Kilogramm Pflanzenmaterial – zum Beispiel Spinat aus dem Supermarkt sowie Tabak, Weizen und Reispflanzen aus dem Gewächshaus der Universität.

Sie sammelten aber auch Blätter von Eichen im Wald und betraten damit wissenschaftliches Neuland. „Eine Übertragbarkeit der Methode auf beliebige andere Pflanzenarten erscheint somit möglich“, sagte die Biologiestudentin Jessica Baumann.

„Mit dem Fortschritt, den das iGEM-Team erzielt hat, scheint auch die zügige Identifizierung von besonders gut für den Klimawandel gerüsteten Wild- und Waldpflanzen in Reichweite gerückt zu sein, die zukünftig für eine nachhaltige Aufforstung eingesetzt werden könnten“, meint Teammitglied Jonas Freudigmann.

Von Manfred Hitzeroth

„iGEM“-Wettbewerb

Der „international Genetically Engineered Machine (iGEM) competition“ ist ein internationaler Wettbewerb für Studierende auf dem Gebiet der Synthetischen Biologie. Er wird von der gleichnamigen Stiftung ausgerichtet und verfolgt das Ziel, Studierende zum eigenständigen und innovativen Forschen bereits während ihres Studiums anzuregen.

In der Synthetischen Biologie bauen Forscher vorhandene biologische Bausteine um oder kombinieren Bausteine aus unterschiedlichen Lebewesen neu, um damit besondere biologische Eigenschaften zu entwickeln. Bei der Bewertung im Wettbewerb spielte nicht nur die Forschung eine Rolle. So entwickelte das siegreiche Marburger Team neue Konzepte, um Experimente der Synthetischen Biologie mithilfe von zellfreien Systemen an Schulen zu ermöglichen. Zudem erstellten die Studierenden eine Broschüre, mit der Landwirte über neue Methoden in der Pflanzenzüchtung informiert werden. Professor Lars Voll (Molekulare Pflanzenphysiologie), Experte für die Isolierung von Chloroplasten, betreute das Siegerteam gemeinsam mit zwei Forschern vom Marburger Max-Planck-Institut für Terrestrische Mikrobiologie. Coach Rene Inckemann ist Experte für Synthetische Biologie in Chloroplasten und Dr. Henrike Niederholtmeyer ist Expertin für zellfreie Systeme.

Unterstützung erfuhr das Marburger Team auch durch die Arbeitsgruppe von Prof. Tobias Erb (ebenfalls Max-Planck-Institut für Terrestrische Mikrobiologie) und Sponsoren wie Siemens Healthineers, Hessen Trade & Invest und zahlreiche weiteren Firmen. „Sie haben sich gegen über 350 Teams von Universitäten aus der ganzen Welt durchgesetzt und den Preis nach 2018 erneut nach Marburg geholt“, freute sich Uni-Präsidentin Professorin Katharina Krause.