Eine Studie der Universität Lausanne stellt eine neue Sortiermethode vor, die darauf abzielt, die Bakteriengemeinschaften für einen effizienten Abbau von Umweltschadstoffen zu optimieren.
Die Fähigkeit von Mikroben, eine Vielzahl von Verbindungen, darunter auch vom Menschen verursachte industrielle Schadstoffe, zu metabolisieren, bietet ein erhebliches Potenzial zur Lösung von Umweltproblemen. Allerdings sind die auf Mikroorganismen basierenden Ansätze zur Beseitigung von Umweltverschmutzungen bislang wenig effektiv. Eines der größten Hindernisse ist die Schwierigkeit, die richtige Auswahl an Arten zu finden, um die Funktion einer mikrobiellen Gemeinschaft zu maximieren.
In einer am 7. September 2024 in Nature Communications veröffentlichten Studie hat das Forschungsteam von Sara Mitri , assoziierte Professorin an der Abteilung für grundlegende Mikrobiologie der Fakultät für Biologie und Medizin der Universität Lausanne, eine neue Methode der künstlichen Selektion entwickelt, um die Bakteriengruppen zu identifizieren, die beim Abbau eines industriellen Schadstoffs am effizientesten sind. Sein von genetischen Algorithmen inspirierter Ansatz beruht auf der ’Selektion durch Disassemblierung’: ein Prozess, bei dem zufällige Gemeinschaften erzeugt, die effizientesten ausgewählt und dann zerlegt werden, um neue Gemeinschaften mit leicht veränderter Zusammensetzung zu schaffen. Ausgehend von 29 Zufallsgemeinschaften, die 18 Zyklen von Selektion und Rearrangement unterzogen wurden, gelang es uns, eine Gruppe von Mikroben zu schaffen, die deutlich effizienter waren als die ursprünglichen", erklärt Sara Mitri.
Die Studie zeigt auch, dass diese Strategie, die auch als ’gerichtete Evolution’ bekannt ist, nicht nur die Gesamtleistung einer Gemeinschaft verbessert, sondern auch kooperative Arten fördert. Die Mikrobiologen der Universität Lausanne haben also herausgefunden, dass der Erfolg einer Gemeinschaft nicht nur von den stärksten Bakterien abhängt. Tatsächlich verbessern einige Mikroorganismen, obwohl sie alleine weniger effizient sind, den Abbau, wenn sie in einer Gruppe auftreten. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial der künstlichen Selektion zur Optimierung von Mikrobengemeinschaften. Insbesondere ebnen sie den Weg für effizientere Anwendungen in verschiedenen Bereichen, die über die Umweltsanierung hinausgehen, wie z.B. die Biogasproduktion und die Entwicklung von Lebensmittelprobiotika.
