Tausende Gene aus Tiefseelebewesen werden genutzt, um neue kommerzielle Produkte zu entwickeln, die von Pharmazeutika bis hin zu Kosmetika reichen. Gene sind DNA-Abschnitte, die Anweisungen zur Herstellung anderer Moleküle liefern, die für die Struktur und Funktion lebender Organismen wesentlich sind.
In einem Papier wir kürzlich veröffentlicht Gemeinsam mit anderen Kollegen untersuchten wir, wie Bioprospektion – die Suche und Entdeckung potenzieller Produkte aus Tieren, Pflanzen und Mikroben – eine weniger zerstörerische Alternative zum Tiefseebergbau sein könnte.
Vor allem, alle größten Unternehmen Mithilfe mariner Gene konnten sie in gewisser Weise aus Tiefseeorganismen gewonnen werden. Tiefseetiere verfügen über einzigartige Gene, die es ihnen ermöglichen, in einer Umgebung zu leben, die anders als alles andere auf der Erde ist: intensive Kälte, erdrückender Druck und völlige Dunkelheit.
Was sind das für Organismen? Bei den meisten handelt es sich um Mikroben, die sich über Millionen von Jahren entwickelt haben, um unter extremen Bedingungen zu gedeihen. Zu den am einzigartigsten angepassten gehören jene rund um hydrothermale Quellen, wo mineralreiches Meerwasser, überhitzt durch Magma, aus Rissen im Meeresboden austritt.
Tiefseeenzyme, eine Art Molekül, das von den Genen von Organismen kodiert wird, die in extremen Umgebungen leben, sind unter Bedingungen stabil, unter denen andere Enzyme häufig leben kann nicht funktionieren. Ihre Fähigkeit, chemische Reaktionen unter hohem Druck und in einem weiten Temperaturbereich zu katalysieren, macht sie kommerziell wertvoll für die Herstellung von Industrie- und Konsumgütern, darunter Medikamente, Lebensmittel, Waschmittel und Biokraftstoffe.
Bioprospektion in der Tiefsee
Ein bemerkenswertes Beispiel sind Bakterien, die in sehr salzhaltigen Lebensräumen leben. Diese Mikrobe wurde aus Meeressedimenten isoliert, die in einer Tiefe von 1.050 Metern in der Nähe des Iheya-Kamms, 130 Kilometer vor der Küste der japanischen Insel Iheya, gesammelt wurden.
Eines seiner Enzyme steigert nachweislich die Umwandlung von landwirtschaftlichen Abfällen in Glukose, indem es dabei hilft, Zellulose in leicht abbaubaren Zellstoff aufzuspalten. Das ist ein entscheidender Schritt zur Umwandlung von Biomasse in Ethanol, ein erneuerbarer Biokraftstoff.
Es wurde festgestellt, dass ein weiteres Enzym, das aus einem Bakterium extrahiert wurde, das unter extrem hohen Temperaturen existiert, sehr effizient ist Laktose vollständig aus der Milch entfernen.
Einige Organismen tragen zu mehreren Erfindungen bei, wie zum Beispiel ein Tiefseewurm, der in einer Tiefe von 2.625 Metern aus einer Hydrothermalquelle am Ostpazifik-Rücken, etwa 600 km vor der mexikanischen Küste, gesammelt wurde. Der Wurm beherbergte ein Bakterium, das ein Molekül produziert, das zur Entwicklung eines verwendet wurde Hautcremeda es dazu beiträgt, die Haut weniger anfällig für Schäden durch Sonne und Umweltverschmutzung zu machen. Die ungewöhnliche Fähigkeit dieses Bakteriums, bei Temperaturen über 100 °C zu leben, machte es auch zu einem Modellorganismus für die Überwindung Überhitzung bei Kleinsatelliten in der Erdumlaufbahn.
Dies sind nur einige Beispiele von über 16.000 Proteinen, die aus Tiefseearten stammen und in der Technologie verwendet werden und in katalogisiert sind dieser Datenbank.
Das Innovationspotenzial von Tiefseearten ist noch nicht vollständig erforscht. Im Jahr 2024 ist nur noch ein Viertel des Meeresbodens besiedelt kartiert und die meisten Tiefseearten bleiben unentdeckt.
Die Gefahren des Bergbaus
Doch die wesentliche Rolle des Tiefseelebens für das Funktionieren der Erdsysteme könnte weitaus größer sein als bisher angenommen.
Forscher entdeckten kürzlich eine ungewöhnlich hohe Sauerstoffkonzentration am Meeresboden im Pazifischen Ozean, die als „dunkler Sauerstoff.“ Dieser Sauerstoff könnte durch Elektrolyse erzeugt werden – wenn ein elektrischer Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff trennt.
Wo könnte am Meeresgrund eine elektrische Ladung erzeugt werden? Vielleicht auf den Oberflächen polymetallischer Knötchen, felsähnlicher Formationen aus vielen verschiedenen Metallen, die bei Wechselwirkung mit Meerwasser Unterschiede im elektrischen Potential erzeugen können. Die Bildung dieser Metalle wird durch die Aktivität der auf ihnen lebenden Mikroben beeinflusst, was wiederum die chemischen Eigenschaften der Umgebung beeinflusst. Die Produktion von dunklem Sauerstoff könnte für die Atmung anderer Arten, die im Ozean leben, wo es kein Sonnenlicht gibt, von entscheidender Bedeutung sein.
Leider sind Tiefseeökosysteme durch den Abbau von Mineralien im Meeresboden gefährdet. Berücksichtigt werden polymetallische Knötchen potenzielle Ressourcen für Mangan, Nickel und Seltenerdelemente – Materialien, die zur Herstellung von Elektronik und Computern verwendet werden. Die Clarion-Clipperton-Zone, eine pazifische Region, in der kürzlich dunkler Sauerstoff entdeckt wurde, wurde bereits unterteilt 16 Bergbau-Claims.
Forscher und Aktivisten habe gewarnt dass Tiefseebergbau die Meeresökosysteme schwer schädigen könnte und dass es keinen wissenschaftlichen Konsens über die langfristigen Folgen dieser Vorgänge gibt. Einmal gestört, könnte die Evolutionsgeschichte dieser Ökosysteme für immer verloren gehen.
Die Internationale Meeresbodenbehörde überwacht die Verwaltung der Bergbauaktivitäten in internationalen Gewässern. Obwohl es noch keinen kommerziellen Bergbau genehmigt hat, wurde es dafür angeblich kritisiert Umweltbedenken werden zurückgewiesen. Die jüngste Wahl des Neuen ISA-GeneralsekretärLeticia Carvalho, bietet die Möglichkeit, lebenswichtige Bereiche der Weltmeere zu schützen, die sowohl für die Natur als auch für das menschliche Wohlergehen von entscheidender Bedeutung sind.
Wir müssen den wahren Wert der Tiefsee überdenken und darüber nachdenken, was ihr Verlust für den Rest der Welt bedeuten könnte.
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