Die Schätze des Ozeans erschließen
Das Mikrobiom der Meere ist ein riesiges, weitgehend unerforschtes Reservoir biologischer Vielfalt. Marine Mikroorganismen wie etwa Bakterien und Algen spielen eine wesentliche Rolle für den Nährstoffkreislauf, die Nahrungsnetze und die Ökosystemgesundheit. Gleichzeitig könnte ihre genetische Vielfalt als Quelle für neue Medikamente, Werkstoffe, Enzyme und Umweltlösungen dienen. Die Erschließung dieses Potenzials stellt jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar, da der Großteil des marinen Mikrobioms noch nicht charakterisiert wurde.
Einblicke in das marine Mikrobiom
Das EU-finanzierte Projekt BlueRemediomics(öffnet in neuem Fenster) machte sich daran, Daten zum marinen Mikrobiom zu untersuchen und die Entdeckung nachhaltiger, Mikrobiom-basierter Produkte, Verfahren und Dienstleistungen zu beflügeln. Das Konsortium befasste sich mit Hindernissen wie fragmentierten Datensätzen und eingeschränktem Zugang zu marinen genetischen Ressourcen. „Unser Ziel bestand darin, Erkenntnisse aus DNS-Daten zu gewinnen, die weltweit von marinen Mikroben zusammengetragen wurden“, erklärt Projektkoordinator Robert Finn. Das Projekt nutzte die MGnify-Mikrobiomressource(öffnet in neuem Fenster) als zentralen Ausgangspunkt und wandte fortgeschrittene computergestützte Werkzeuge an, um Daten aus der Sequenzierung kurzer DNA-Fragmente in Metagenom-assemblierte Genome umzuwandeln. Diese liefern Informationen über Proteine, Stoffwechselwege und biosynthetische Gencluster, mit denen die von marinen mikrobiellen Gemeinschaften kodierten Funktionen besser erforscht werden können. Im Rahmen des Projekts wurden zudem Protokolle für die Kultivierung, das Screening biologischer Funktionen und die Skalierung von Verfahren entwickelt, um die Verbindung zwischen Genomentdeckung und praktischer Anwendung zu stärken.
Von marinen Ressourcen zu nachhaltigen Lösungen
„Ein wesentlicher Fokus von BlueRemediomics war das Potenzial des marinen Mikrobioms zur Förderung einer nachhaltigeren blauen Biowirtschaft“, betont Finn. Die Partner untersuchten Mikrobiom-basierte Lösungen für die Aquakultur, darunter Probiotika zur Verbesserung des Tierwohls von Lachsen und der Produktivität in der Fischzucht. Außerdem standen Enzyme, die zu weniger Fischgrätenabfällen(öffnet in neuem Fenster) beitragen können, sowie Mikroorganismen, die mit der Resilienz von Lachsen beim Übergang von kontrollierten Umgebungen in Meereskäfige in Verbindung stehen, im Blickpunkt. Anwendungen für den Umweltschutz waren eine weitere Priorität. Im Rahmen des Projekts wurden Ansätze entwickelt, um die funktionellen Eigenschaften von Kunststoff abbauenden Proteinen(öffnet in neuem Fenster) zu identifizieren und vorherzusagen. Dies unterstützt die Suche nach Enzymen, die zu Lösungen gegen die Plastikverschmutzung der Meere beitragen können. Das Forschungsteam betrachtete zudem die mikrobielle Biosanierung von UV-blockierenden Stoffverbindungen aus Sonnenschutzmitteln, die zur steigenden Meeresverschmutzung beitragen. Durch die Verknüpfung von Informationen über mikrobielle Gemeinschaften, Gene und Umweltbedingungen entwickelt das Projekt zudem einen Gesundheitsindex zum marinen Mikrobiom (Ocean Microbiome Health Index). Dieser kann bei der Erkennung von Ökosystembelastungen helfen, menschliche Aktivitäten mit Veränderungen der Meeresgesundheit in Verbindung stellen und Maßnahmen zur Wiederherstellung einer gesunden Meeresumwelt unterstützen.
Innovation und Meeresgesundheit in Einklang bringen
„Um das Potenzial des marinen Mikrobioms zu erschließen, braucht es nicht nur Daten und Technologien, sondern auch Rechtsrahmen und einen gesellschaftlichen Dialog, damit Innovationen zu gesunden Ozeanen beitragen und der Gesellschaft in gerechter Weise zugutekommen“, betont Finn. Dieser Grundsatz ist besonders relevant für das BBNJ-Übereinkommen(öffnet in neuem Fenster), den internationalen Rahmen für die Erhaltung und nachhaltige Nutzung der biologischen Vielfalt in Gebieten außerhalb nationaler Hoheitsbefugnisse. BlueRemediomics hat dessen Umsetzung durch die Teilnahme an politischen Verfahren, Symposien und Workshops unterstützt. Darüber hinaus hat das Projekt Kurzdossiers, wissenschaftliche Ressourcen und Bildungsmaterialien zu marinen genetischen Ressourcen, zum Zugang und Vorteilsausgleich sowie zum geistigen Eigentum hervorgebracht. Durch die Kombination von offenen Mikrobiomdaten, Biotechnologie, politischem Engagement und Kapazitätsaufbau stellt BlueRemediomics unter Beweis, wie die Entdeckung der marinen biologischen Vielfalt zu einer blauen Biowirtschaft beitragen und gleichzeitig den Schutz der Meeresökosysteme fördern kann.
