Maritime Tenside Öl-fressende Bakterien helfen sich mit eigenem „Bio-Spüli“

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Bestimmte Meeresmikroben ernähren sich von Öl. Dafür produzieren sie eine Art Spülmittel, mit dessen Hilfe sich auf die Öltröpfchen setzen können. Nun haben Forscher die verantwortlichen Gene in den öl-fressenden Bakterien identifiziert, die für das „Bio-Spülmittel“ codieren. So könnten angepasste Bakterienstämme entwickelt werden, um Meeresverschmutzungen nach Tankerunfällen besser zu beseitigen.

Alkan-Fresser aus Borkum: So lässt sich die lateinische Bezeichnung eines besonderen Bakteriums frei ins Deutsche übersetzen. Und dieser Name ist Programm: Das im Meer lebende Bakterium Alcanivorax borkumensis ernährt sich von Öl, genauer gesagt von Alkanen. Diese Kohlenwasserstoff-Ketten finden sich in großen Mengen in Erdöl, kommen aber auch natürlicherweise im Meer vor, wo sie dem mikrobiellen Alkan-Fresser als Nahrung dienen. Nach Tankerunfällen vermehrt sich der Mikroorganismus oft rasant und trägt maßgeblich dazu bei, die Verschmutzungen auf natürliche Weise wieder zu beseitigen.

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Wie Bakterien die Öl-Wasser-Grenze überwinden

Ganz so einfach ist das Fressen von Alkanen allerdings nicht, da sich Öl und Wasser nicht mischen. Um seine Lieblingsspeise einverleiben zu können, braucht der mikroskopisch kleine Meeresbewohner daher chemische Hilfe: Er produziert ein Detergens – eine Art natürliches Spülmittel. Wissenschaftler der Universität Bonn, der RWTH Aachen, der HHU Düsseldorf und des Forschungszentrums Jülich haben nun aufgeklärt, wie das Bakterium dieses „Bio-Spüli“ synthetisiert.

Dabei handelt es sich um eine Verbindung aus der Aminosäure Glycin und einer Zucker-Fettsäure-Verbindung. „Die Moleküle bestehen aus einem wasserlöslichen und einem fettlöslichen Anteil“, erklärt der Biochemiker Prof. Dr. Peter Dörmann vom Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen (IMBIO) der Universität Bonn. „Die Bakterien setzen sich damit auf der Grenzfläche der Öltröpfchen fest und bilden dort einen Biofilm.“

Unbekannt war bislang, wie der Alkan-Fresser das Detergens synthetisiert. Die Forscher haben daher das Genom des Bakteriums unter die Lupe genommen und ein Gencluster identifiziert, das vermeintlich an der Herstellung des Moleküls beteiligt sein könnte. Tatsächlich konnten Bakterien sich nicht mehr so gut an Öltröpfchen anlagern, wenn die Wissenschaftler das fragliche Gen-Cluster in den Mikroben ausgeschaltet hatten. Die so manipulierten Bakterien nahmen dann auch weniger Öl auf und wuchsen langsamer.

Synthese des Biotensids in A. borkumensis aufgeklärt

Dörmanns Doktorandin Jiaxin Cui klärte schließlich den Syntheseweg auf, über den A. borkumensis das Detergens herstellt. Daran sind insgesamt drei Enzyme beteiligt, die das Molekül Schritt für Schritt zusammenbauen. Die drei Gene enthalten die Bauanleitungen für diese Biokatalysatoren, ohne die die Verknüpfung nicht effizient ablaufen kann. „Wir konnten die beteiligten Erbanlagen in ein anderes Bakterium transferieren, das dann ebenfalls das Detergens herstellte“, erläutert Cui.

Die Ergebnisse sind deshalb von Interesse, weil Bakterien wie A. borkumensis eine wichtige Rolle beim Abbau von Ölverschmutzungen spielen. Eventuell können sie zur Entwicklung neuer Stämme beitragen, die darin besonders gut sind. „Das natürliche Detergens könnte zudem auch für biotechnologische Anwendungen von Interesse sein, etwa für die mikrobielle Herstellung wichtiger chemischer Verbindungen aus Kohlenwasserstoffen“, gibt Dörmann ein weiteres mögliches Anwendungsbeispiel. Die Ergebnisse der Wissenschaftler könnten zur Entwicklung effizienterer ölabbauender Bakterienstämme beitragen.

Originalpublikation: Cui J., Fassl M., Vasanthakumaran V., Dierig M.M., Hölzl G., Karmainski T., Tiso T., Kubicki S., Thies S., Blank L.M., Jaeger K.-E., Peter Dörmann: Biosurfactant biosynthesis by Alcanivorax borkumensis and its role in oil biodegradation, Nat. Chem. Biol. (2025); DOI: 10.1038/s41589-025-01908-1

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