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Algen mit Lichtschalter

Campus / Max-Planck-Institut Algen mit Lichtschalter

Das Licht der Sonne ermöglicht Grünalgen mehr als nur die Photosynthese. Die Einzeller schalten mit Licht sogar die Klebrigkeit der feinen Härchen auf ihrer Oberfläche an und aus, wie jetzt erstmals Physiker am Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation beobachtet haben.

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Gruppenbild mit Grünalgen: Oliver Bäumchen, Christine Linne und Christian Kreis (von links).

Quelle: r

Göttingen. Im Alltag fallen Grünalgen eher unangenehm auf. Die mikroskopisch kleinen Einzeller bilden bei feuchter Witterung auf Gartenmöbeln und Hauswänden glitschige Beläge oder machen sich in warmen Sommern im Gartenteich breit. Doch Grünalgen können auch nützlich sein. Seit Jahren kultiviert man sie in Bioreaktoren, um aus den Algen Biotreibstoffe herzustellen. Allerdings haben die Algen eine Eigenschaft, die diesen Prozess erschwert: Sie halten sich mit kleinen Härchen, den Flagellen, an Oberflächen fest. In den Bioreaktoren führt das dazu, dass die Glasröhren mit der Zeit von einem grünen Belag überzogen werden, so dass weniger Licht in die Anlage dringt. Durch diesen Biofilm nimmt die Photosyntheseleistung der Algen im Inneren der Anlage ab – der Bioreaktor ist weniger produktiv.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Oliver Bäumchen, Physiker am Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, hat jetzt eine Entdeckung gemacht, die die Effizienz von Bioreaktoren steigern könnte. „Bei Experimenten an Grünalgen haben wir festgestellt, dass die Algen nur unter bestimmten Lichtbedingungen klebrig sind und an Oberflächen haften können“, sagt Oliver Bäumchen.

Dass sich das Anhaften der Algen an Oberflächen durch Licht steuern lässt, fand Bäumchens Doktorand Christian Kreis heraus. Er hatte mit der Grünalge Chlamydomonas experimentiert und festgestellt, dass die Algen immer nur in weißem Licht eine deutliche Haftkraft zeigten. In rotem Licht hingegen hielten sich die Zellen an den Oberflächen nicht.

Kreis untersuchte die Lichtreaktion genauer und stellte fest, dass Chlamydomonas bei Bestrahlung mit blauen Lichtanteilen an der Oberfläche klebt. Dieses Licht nimmt die Alge mit verschiedenen Proteinen wahr, speziellen lichtempfindlichen Eiweißen. „Wir denken, dass sich die Lichtschaltbarkeit durch die Evolution herausgebildet haben könnte“, sagt Christian Kreis. Im Gegensatz zum Phytoplankton im Meer leben diese artverwandten Mikroorganismen normalerweise in feuchten Böden, wo sie Oberflächen antreffen. „Liegen diese Oberflächen im Sonnenlicht können die Algen dank dieses cleveren Mechanismus einfach anhaften und Photosynthese betreiben”, erklärt der Forscher.

Was die Bioreaktoren betrifft, liefert diese Erkenntnis allein noch keine Lösung, um zu verhindern, dass sich Algenbeläge bilden. Die Bioreaktoren nur mit dem rotem Licht, bei dem die Haftung ausgeschaltet ist, zu bestrahlen, funktioniert nicht, weil die Grünalgen für die Photosynthese auch blaues Licht brauchen. Bäumchen und Kreis verfolgen deshalb einen anderen Weg. „Wir kooperieren mit Mikrobiologen, die seit langer Zeit an Grünalgen arbeiten“, sagt Bäumchen. „Gemeinsam wollen wir in nächster Zeit Zellen untersuchen, bei denen die verschiedenen Blaulichtrezeptoren blockiert sind, um herauszufinden, welche dieser Rezeptoren die Klebrigkeit der Algen tatsächlich auslösen.“

Von r

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