Bereits vor mehr als 5000 Jahren begannen Menschen sogenannte Mikroorganismen, also Kleinstlebewesen, zu nutzen. Ohne zu wissen, dass es sich um Mikroorganismen handelt, wie beispielsweise die Hefe, oder Joghurtkulturen, wurden sie zur Brot-, oder Joghurt- und Bierherstellung verwendet. Später stellte man mit biotechnologischen Verfahren durch Mikroorganismen bestimmte Penicillinarten, Lebensmittel, Enzyme oder Biokraftstoffe her, oder reinigte Abwasser. Eine besondere Lebensform von Mikroorganismen ist die Lebensgemeinschaft in gelartigen Biofilmen. Es ist eine komplexe Gemeinschaft, zumeist unterschiedlicher Mikroorganismen Arten, die sich an Oberflächen anheften und eine schützende gelartige Schicht um sich herum bilden. Man kennt Biofilme beispielsweise von rutschigen Steinen im Wasser, den schleimigen Film in Wasserbehältern, oder als „Mikrobiom“ im Darm und Plaque auf den Zähnen. In der Natur leben Mikroorganismen fast nie einzeln, sondern sehr häufig als Lebensgemeinschaft in Biofilmen. Sie sind die vorherrschende Lebensform in unserer Natur. Anders als frei schwebende Einzelzellen sind die Organismen in einem Biofilm sehr gut vor ungünstigen Einflüssen geschützt und haben viele Vorteile durch das Leben in der Gemeinschaft. In der Biotechnologie hingegen werden Mikroorganismen, die bestimmte chemische Stoffe produzieren, meist als Einzelzellen gezüchtet und nicht in Biofilmen. Dadurch bleiben viele der Vorteile dieser Lebensweise in der Biotechnologie bislang ungenutzt.
Damit man die Vorteile von Biofilmen für den Einsatz in biotechnologischen Prozessen in Zukunft nutzen kann, fördert die Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) das Schwerpunkt-programm „Produktive Biofilmsysteme“ (SPP 2494), in der 12 deutschlandweit führende Forschungs-gruppen gemeinsam forschen. Biolotechnolog:innen, Biolog:innen, Verfahrens-techniker:innen und Chemiker:innen untersuchen, welche Faktoren Wachstum, Stabilität und Leistungsfähigkeit von Biofilmen bestimmen und wie die Bedingungen sein müssen, um sie in biotechnologischen Prozessen erfolgreich einzusetzen.
Wir beginnen nun die Mission „Biofilme: Mikrofabriken der Zukunft?“: Du erfährst nach und nach , welche Biofilme dir bereits begegnet sind und wie die Natur Biofilme nutzt. Du bist hautnah an der Forschung dran und erfährst, wie Forschende untersuchen welche Methoden sich am Besten zur Entwicklung nachhaltiger und kostengünstigerer biotechnologischer Produktionsverfahren eignen.
Erkunde auch die aktuelle Forschungswebseite des Schwerpunktprogramms ProBioS und tauche schon heute in die Welt der produktiven Biofilme ein.