Wie helfen gute Bakterien der Umwelt?

Wir betrachten Bakterien als schädliche, krankheitsverursachende, unsichtbare Kreaturen. Tatsächlich sind aber nur wenige Arten gefährlich. Die meisten Bakterien sind gut, und ohne sie wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich.

Bakterien helfen, tote Tiere und Pflanzen abzubauen und wertvolle Nährstoffe auf die Erde zurückzubringen. Einige Arten helfen auch dabei, schädliche Schadstoffe in einem als Bioremediation bezeichneten Prozess aus der Umwelt zu entfernen. Durch den Einsatz von Bioremediationstechniken sind giftige Substanzen wie Schwermetalle und Erdöl nicht mehr umweltschädlich. Bakterien sind auch billige und genaue Sensoren für toxische Chemikalien.

Die zahlreichsten Organismen im Boden sind Bakterien. Sie sind ein notwendiger Bestandteil von Nährstoff- oder biogeochemischen Kreisläufen, in denen Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor zwischen Lebewesen und der Umwelt recycelt werden. Ohne diese Zyklen würde es keinen Austausch von Elementen geben, die das Rückgrat von Proteinen, Zuckern und Fetten bilden - es würde kein Leben geben.

Nach Angaben der US-Umweltschutzbehörde erzeugen US-Industrien 292 Millionen Tonnen gefährliche Stoffe Abfall jedes Jahr, wobei mindestens 40 Millionen Tonnen in die Umwelt freigesetzt werden. Herkömmliche chemische Analysen zur Bestimmung und Lokalisierung von Giftmüll sind teuer und oft nicht genau. Daher haben Wissenschaftler Biosensoren entwickelt, bei denen es sich um genetisch veränderte Bakterien handelt, die Schadstoffe lokalisieren können.

Biosensoren erfordern keine teuren Chemikalien oder Geräte und arbeiten innerhalb von Minuten. Einige Bakterien emittieren Licht, wenn sie auf eine bestimmte giftige Chemikalie treffen. Andere geben Licht ab, solange sie gesund sind, hören aber auf, wenn sie durch Toxine abgetötet wurden.

Schwermetalle aus der Industrie und giftige synthetische organische Chemikalien, einschließlich Pestizide, Erdölprodukte Sprengstoffe und Flammschutzmittel bergen ernsthafte Umwelt- und Gesundheitsrisiken. Sie gelangen in Boden, Luft und Wasser und sind äußerst widerstandsfähig gegen natürliche Abbauprozesse. Bei der Bioremediation werden bestimmte Bakterien verwendet, die giftige Substanzen verdauen und in weniger schädliche Substanzen umwandeln. Bis zu einem gewissen Grad erfolgt die Bioremediation auf natürliche Weise, wird jedoch normalerweise durch Zugabe von bakteriellen "Nahrungsmitteln" wie Phosphor und Stickstoff verstärkt, wodurch Bakterien besser wachsen und Chemikalien effektiver gereinigt werden. Bioremediation ist normalerweise kostengünstiger und weniger arbeitsintensiv als herkömmliche Technologien.

Industrielle Umweltverschmutzung und Ölverschmutzungen sind häufig so groß, dass eine verbesserte biologische Sanierung erforderlich ist, bei der Forscher Bakterien auswählen, die wachsen spezifisch auf einem bestimmten Schadstoff oder genetisch veränderten Bakterien, die einen bestimmten Schadstoff metabolisieren können. Die Zugabe solcher Bakterien wird als Bioaugmentation bezeichnet, die zur Beseitigung von Ölverschmutzungen in Wasser verwendet wird. Außerdem haben Forscher genetisch veränderte strahlenresistente Bakterien verändert, um sie für die Reinigung von mit radioaktiven Materialien kontaminierten Standorten nützlicher zu machen.

Gute Bakterien sind notwendige Reinigungsmittel für Giftmüll, und ohne sie würden viele Unfälle in der Umwelt auftreten in Katastrophen verwandeln. 1989 traf das Schiff Exxon Valdez ein Riff nahe der Küste von Prince William Sound in Alaska und verursachte eine der größten Ölverschmutzungen in der Geschichte. Die Forscher arbeiten noch daran, dieses unberührte Wasser vollständig zu reinigen. In den ersten fünf Jahren nach dem Unfall verschwand das Öl aufgrund erfolgreicher Bioremediation mit einer Rate von etwa 70 Prozent.