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Im Alter von 16 Jahren war alles, was ich wollte, ein einfaches Leben – in meinem kleinen estnischen Dorf zu bleiben, einen einfachen Beruf zu ergreifen und eine Familie zu haben. Allerdings läuft es nicht immer nach Plan.

Der ursprüngliche Plan sah nicht vor, in die Hauptstadt zu ziehen, um Biotechnologie zu studieren, oder später nach Dänemark, in die Niederlande, in den Oman und in die Schweiz. Da das Leben jedoch aufregende Möglichkeiten bot, hatte ich keine andere Wahl, als sie anzunehmen. Vielleicht war ein einfacher Weg nichts für mich. 

In der Schule habe ich immer Spaß an Mathematik und Biologie. Als ich erkannte, dass man einen Doktortitel damit verdienen kannn, Jagd auf neuartige Mikroben in italienischen Reisfeldern zu machen, um herauszufinden, wie viel Methan sie verbrauchen, wusste ich, dass ich einen Jackpot geknackt hatte.

Mühsal in den Reisfeldern 

Paddy-Felder, überschwemmtes Land, das für den Anbau von Kulturpflanzen wie Reis genutzt wird, tragen stark zu den Treibhausgasemissionen bei. Meine Aufgabe während meiner Promotion war es, diese „bösen“ Emissionen zu untersuchen und herauszufinden, welche Rolle mikrobielle Populationen dabei spielen. Könnten wir vielleicht genügend methanverbrauchende Mikroben finden, die in diesen Sümpfen leben, um Methanemissionen zu bekämpfen? 

Unter der prallen Sonne der Reisfelder in Vercelli habe ich Proben von Reispflanzen und Erde genommen und ins Labor zurückgebracht. Es war eine ausgezeichnete Gelegenheit für mich, Feldökologie, Laborarbeit und Molekularbiologie zu kombinieren. Mit neuartigen Methoden, die auf DNA-Sequenzierung basieren, können wir die Zusammensetzung der gesamten mikrobiellen Gemeinschaft entwirren und überprüfen, wie zahlreich diese Mikroben sind. In dicht verschlossenen Gefäßen, Bioreaktoren genannt, welche biologisch aktive Umgebungen unterstützen, können wir Bedingungen schaffen, die die Natur von Reisfeldern nachahmen. Wir füttern darin diese mikrobiellen Gemeinschaften, um sie wachsen zu lassen. Einige Bakterien teilen sich innerhalb von Stunden, und wir bekommen eine reine Kultur innerhalb von einigen Tagen. Die Mikroben, die ich suchte (Archaea genannt) wachsen jedoch quälend langsam. Bis heute gibt es keine reine Kultur. Ich brauchte vier Jahre, um eine Anreicherung zu erreichen, in der diese Archaeen etwa 95 % der gesamten Gemeinschaft ausmachen. Zu dem Zeitpunkt wurden meine schlammigen Reisfeldsuppen zu einer der höchsten Archaea-Anreicherungen auf dem Planeten. 

Diese grundlegenden Erkenntnisse zeigen, dass Archaeen kultiviert werden können. Obwohl wir sie derzeit noch nicht anwenden können, um die Methanemissionen zu verringern, könnte die Zukunft neue Möglichkeiten bieten.

Kürzlich habe ich eine weitere Herausforderung und eine weitere Umweltgefährdung, die wir bekämpfen müssen, angenommen, ebenfalls mit Mikroorganismen: Mikroben zu finden, die Plastik im Ozean fressen können.

Von Reisfeldern zu pazifischen Inseln

Wenn eine Plastikflasche in der Natur landet, kann es Hunderte von Jahren dauern, bis sie abgebaut wird. Wir wissen, dass Mikroben die komplexesten Verbindungen verstoffwechseln können. Sie bauen Schadstoffe, Holz und Öl ab, warum also nicht Kunststoff? Ein Haken ist, dass erst wenig Zeit vergangen ist, seit wir Kunststoffpolymere erfunden haben. Könnte es also sein, dass Mikroben sich noch nicht genug entwickelt haben, um diese als Nahrung zu konsumieren? Ich war entschlossen, das herausfinden. 

Im Ozean sammelt sich Plastik in Hotspots an, die als „Plastikinseln“ bezeichnet werden. Eine der größten Meeresdeponien befindet sich mitten im Pazifik. Auf diesen Inseln wird Plastik von Strömungen im Ozean zusammengetragen und in kleine Stücken zerlegt, die dort in hoher Konzentration für eine lange Zeit treiben. Ein solcher Plastik-Hotspot wäre auch ein Hotspot für Mikroben mit einem möglichen Appetit auf Kunststoff. Dies gibt mir die Möglichkeit, die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften zu untersuchen, die auf verschiedenen Kunststoffpolymertypen leben, um zu sehen, welche Mikroben gerne an welcher Art von Kunststoff leben. Ich musste nur noch dorthin gelangen. 

Wir segelten auf einem Forschungsschiff an einem der bizarrsten Orte, die man sich vorstellen kann. Das Meer war das einzige, was ich wochenlang sah. Ich sah mich Stürmen und 10m Wellen gegenüber, aber ich bekam meine Proben und habe viele Plastikteile aus dem Ozean geborgen. 

Zurück im Labor isolierte ich diese Organismen und fand die bizarrsten Kreaturen, die auf diesen Plastestückchen leben: Meeresbakterien und Meerespilze, keine Champignons, keine Pfifferlinge, sondern winzig kleine Pilze, die auf weggeworfenen Wasserflaschen und auf See verlorengegangenen Fischereigeräten leben. Wir konnten einige Arten identifizieren, die tatsächlich am Abbau von Kunststoffen beteiligt sind, die sonst Hunderte von Jahren in der Natur fortbestehen würden, aber vieles ist noch unbekannt. Jetzt versuche ich, die Mechanismen zu verstehen, die Mikroben verwenden, um den Kunststoff abzubauen. Sobald wir diese Enzyme identifiziert haben, können wir sie möglicherweise in zukünftigen biotechnologischen Anwendungen verwenden. 

Das ist das Schöne an der Wissenschaft, sie nimmt einen mit auf Entdeckungsreise. Trotz ihren Stürmen und hohen Wellen ist es für mich eine Reise, von der ich nie zurückkommen möchte.

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