Mit einer Umweltkrise im Meer ist mehr als je zuvor ein Bedarf an Messungen der Wasserverschmutzung vorhanden, aber die traditionellen Methoden sind sowohl teuer als auch zeitaufwändig. Forscher der Fakultät für Technik an der Universität von Süddänemark arbeiten daran, Wasserproben mit den eigenen Kräften der Natur einfacher zu machen.
Es ist vielleicht eines der wichtigsten Organismen, von denen du noch nie gehört hast.
Eine Diatomee.
Die mikroskopische Alge besteht aus nur einer Zelle und kann bis zu 0,02 Millimeter groß sein. Dennoch sind sie überall in den Weltmeeren vorhanden, und wie ein riesiger Wald unter Wasser erzeugen sie etwa 20% des Sauerstoffs, den wir einatmen.
Mit einem neuen internationalen Forschungsprojekt, an dem Forscher der Universität von Süddänemark (SDU) in Odense beteiligt sind, könnten die Diatomeen in Zukunft noch wichtiger werden.
Die Forscher aus Fünen arbeiten daran, dass genetisch veränderte Algen in Kombination mit einem einfachen Messgerät verwendet werden können, um den Gehalt an Schwermetallen im Wasser zu analysieren.
Denn wie es derzeit ist, sind solche Analysen sowohl zeitaufwändig als auch teuer, erklärt Michele Fabris, Associate Professor für Biotechnologie an der SDU:
„Normalerweise erfordern Wasserqualitätsproben spezialisierte Labore, eine Menge teurer und fortschrittlicher Ausrüstung und nicht zuletzt ausgebildete Fachleute, die wissen, wie man die Ausrüstung benutzt. Mit den Algen und unserer Technologie wird jeder in der Lage sein, schnell eine Probe durchzuführen und sofort zu einem sehr geringen Preis eine Antwort zu erhalten.“
Algen als Biosensoren
Forscher wollen die Tatsache nutzen, dass Diatomeen von Natur aus gut darin sind, sich an verschiedene Umgebungen anzupassen, einschließlich verschmutztem Wasser, und dass sie bestimmte Gene aktivieren, wenn sie mit Schwermetallen wie Cadmium und Nickel in Kontakt kommen.
Durch genetische Modifikation werden die Forscher diese DNA-Sequenzen neu gestalten, so dass sie Gene aktivieren, die fluoreszierende Proteine produzieren. Dies wird dazu führen, dass die Algen in einer verschmutzten Umgebung leuchten.
„Man wird es mit bloßem Auge nicht sehen können. Man gießt seine Wasserprobe in ein kleines Messgerät, das bereits die modifizierten Algen enthält, und dann kann man ablesen, ob Schwermetalle im Wasser vorhanden sind oder nicht“, sagt Ruqian Yang, Postdoc in Biotechnologie an der SDU.
Die Methode wird nicht so detailliert sein wie klassische Tests in Labors. Die Forscher erwarten daher auch nicht, dass die Algen die chemische Analyse der Wasserqualität vollständig ersetzen.
„Aber es wird eine viel billigere und schnellere Möglichkeit sein, mehrere Bereiche auf Verschmutzung zu testen, und es kann als eine erste Sonde fungieren, bevor man entscheidet, ob eine traditionelle Wasserprobe erforderlich ist“, sagt der Forscher.
Kann nicht in der Natur verbreitet werden
Da es sich um genetisch veränderte Organismen handelt, gibt es eine Vielzahl von Anforderungen, um sicherzustellen, dass sie nicht in der Natur verbreitet werden. Und das wurde berücksichtigt, versichert Michele Fabris.
„Zunächst verlassen die Algen das Messgerät nicht, und wenn sie auf irgendeine Weise doch entkommen, sind sie auch so verändert, dass sie von einer bestimmten Substanz abhängig sind, die außerhalb des Messgeräts nicht vorhanden ist“, so der Bericht.
Das Forschungsprojekt ist Teil eines großen von der EU finanzierten Projekts namens AquaBioSens, in dem Forscher in Zusammenarbeit mit Universitäten und Unternehmen aus ganz Europa neue Methoden für Felduntersuchungen zur Wasserqualität entwickeln.
Wasserverschmutzung ist ein großes Problem sowohl für die Tierwelt, die Ökosysteme als auch für die öffentliche Gesundheit, und die EU hat daher das erklärte Ziel, bis 2030 Europas Meere, Seen, Flüsse und Bäche zu retten. Um dies zu erreichen, muss man auch neue Wege finden, um die Wasserqualität zu überwachen.
