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26.03.2020 07:21

Deutsch-Israelische Projektkooperation

Wie Mikroorganismen lernten, Pflanzenfasern abzubauen

Von: Redaktion

Die Nahrungskette auf dem Land basiert wesentlich auf dem Abbau und der Verwertung von pflanzlichen Fasern auf Zellulosebasis. Eine Forschungsgruppe von der israelischen Ben-Gurion-University und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf will die evolutionären Ursprünge und die Entwicklung dieser für die Nahrungskette an Land essentieller Prozesse nachzeichnen. Gefördert wird das gemeinsame Projekt seit Dezember 2019 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der ‚Deutsch-Israelischen Projektkooperation‘ (DIP). Das Vertragswerk zum Kooperationsprojekt wird trotz der derzeitigen Corona Problematik von den Zuständigen in den Dezernaten für Finanzen und für Forschung und Transfer vorangetrieben, so dass die Forschungsarbeiten im Labor planmäßig am 01.07.20 starten können.

Sie erforschen, wie Mikroorganismen lernten, Pflanzenfasern abzubauen Prof. Dr. Bill Martin (Heinrich-Heine-Unievrsität, Prof. Itzhak Mizrahi (Ben Gurion University of the Negev), Prof. Dr. Dörte Becher (Greifswald), Prof. Ohad Medalia (Ben Gurion University of the Negev), alle Bilder privat

Als die Pflanzen das Meer verließen, entwickelten sie Fasern auf Lignozellulosebasis. Erst sie ermöglichten überhaupt einen aufrechten Wuchs; im Ozean dagegen brauchen Pflanzen solche Fasern nicht, da das Wasser sie trägt. Die Zellulosefasern waren also eine der entscheidenden evolutionären Innovationen bei der Eroberung des Landes.

Ein großer Teil des Landpflanzenmaterials – Zellwand, die extrazelluläre Matrix, sowie die holzige Biomasse – bestehen aus solchen Fasern. Wie Pflanzen nach ihrem Absterben wieder abgebaut und auch von Tieren als Nahrungsquelle genutzt werden können, mussten die für die Zersetzung letztlich verantwortlichen Mikroorganismen erst lernen. Ohne diese Fähigkeit stünde nur ein kleiner Anteil des Pflanzenmaterials – vor allem die Früchte – für die Nahrungskette auf dem Land zur Verfügung und ein Großteil des pflanzlichen Kohlenstoffs wäre für den Kohlenstoffkreislauf verloren.

Trotz der immensen Bedeutung des Faserabbaus für den Kohlenstoffkreislauf und die Nährstoffversorgung an Land, sind deren evolutionäre Entwicklungsschritte unklar. Im gemeinsamen Forschungsprojekt „Unraveling the evolutionary, ecological and structural basis of microbial fiber degradation in nature“ werden verschiedene Expertisen zusammengeführt, um Licht in diese Geheimnisse zu bringen. Das israelische Team um Projektleiter Prof. Dr. Itzhak Mizrahi von der Ben-Gurion University of the Negev in Beer Sheva ist spezialisiert auf Umwelt- und Mikrobenökologie von faserabbauenden Systemen und Enzymen. Das HHU-Team um Prof. Dr. William Martin konzentriert sich auf die mikrobielle Evolution. Ergänzt werden sie durch israelische Strukturbiologen und Proteomikexperten von der Universität Greifswald.

Gemeinsam werden sie die evolutionären Ursprünge des pflanzlichen Faserabbauprozesses und seine einheitlichen Prinzipien unter ökologischen, biochemischen und strukturellen Gesichtspunkten untersuchen und aufdecken. Im Fokus stehen mikrobielle Faserabbauer, die im menschlichen Darm, im Kuhpansen, im Boden und in Abfallverwertungsanlagen vorkommen. Sie sind beispielhaft für die von ihnen bewohnten Ökosysteme und bilden quasi das Fundament der Nahrungskette für das gesamte Ökosystem. Die Ergebnisse können zum Beispiel auf die Landwirtschaft und die Medizin – vor allem im Hinblick auf die mikrobielle Lebensgemeinschaft im Darm, das Mikrobiom – großen Einfluss haben.

Das Projekt ist auf eine Gesamtlaufzeit von fünf Jahren angelegt (2020 bis 2024). Das beantragte Fördervolumen, das sich auf die Projektpartner in Israel und Deutschland verteilt, beträgt über 1,6 Millionen Euro.

Deutsch-Israelische Projektkooperation (DIP)

Dieses Exzellenzprogramm wurde 1997 vom Bundesforschungsministerium (BMBF) eingerichtet, um innovative deutsch-israelische Forschungsprojekte in allen Wissenschaftsbereichen zu fördern. Die Initiative für neue Projekte geht von israelischer Seite aus: Jedes Jahr können die sechs israelischen Universitäten und das Weizmann Institut je zwei Projektvorschläge bei der DFG einreichen. Die deutschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind als Kooperationspartner über den israelischen Projektantrag mit eingebunden. Ein Unterausschuss des Hauptausschusses der DFG wählt aus allen Vorschlägen jeweils drei bis vier Projekte zur Förderung aus, über die dann im Hauptausschuss endgültig entschieden wird. Ein DIP-Projekt hat in der Regel eine Laufzeit von fünf Jahren und kann mit bis zu 1,655 Millionen Euro gefördert werden. Aus den Mitteln können Personal- und Reisemittel sowie wissenschaftliche Geräte und Verbrauchsmaterialien bei den deutschen und den israelischen Projektpartnern finanziert werden.

Weitere Informationen:

www.dfg.de/foerderung/programme/inter_foerdermassnahmen/deutsch_israelische_projektkooperation/index.html

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