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Gezielte Mikrobiom-Transplantationen: Für mehr biologische Vielfalt und ein robustes Ökosystem

11.08.2022 | TU Graz news | Forschung

Von Susanne Filzwieser

Wie sich Mikrobiome gezielt zum Wiederaufbau der biologischen Vielfalt nutzen lassen, zeigen international führende Fachleute auf Initiative der TU Graz in einem kritischen Leitfaden in Nature Microbiology.

Ein Leitfaden für probiotische Anwendungen in Flora und Fauna soll dazu beitragen, Mikrobiome gezielt zur Stärkung des Ökosystems zu nutzen. Bildquellle: artjazz - AdobeStock

Klimawandel, der weltweite Verlust der biologischen Vielfalt, die Stickstoff-, Antibiotika- und die Plastikkrise sind schwerwiegende Probleme, mit denen der Planet Erde konfrontiert ist. Die Überschreitung der planetaren Grenzen hat Schäden in den Mikrobiomen von Organismen und Umwelt verursacht, die mit einem gezielten Management von Mikrobiomen restauriert werden können. Die wissensbasierte Therapie bietet, bei gleichzeitiger Beurteilung der Risiken, eine große Chance, die Abnahme der biologischen Vielfalt umzukehren und die Widerstandsfähigkeit von Wildtieren und Ökosystemen zu erhöhen.

Auf Initiative von Mikrobiomexpertin Gabriele Berg von der TU Graz haben 25 Wissenschafterinnen und Wissenschafter aus 22 Forschungseinrichtungen weltweit ihre Kräfte gebündelt und einen Rahmen für die praktische Anwendung von Mikroorganismen in Umwelt und Tierwelt entwickelt. Das Ergebnis sehen die Autorinnen und Autoren als wissenschaftlich fundierten Rahmen zur Beschleunigung der verantwortungsvollen Forschung und Entwicklung von Mikrobiom-Lösungen. Die vollständige Publikation „Harnessing the microbiome to prevent global biodiversity loss" ist in der Fachzeitschrift Nature Microbiology für Fachleute aus aller Welt frei zugänglich. „Diese Veröffentlichung hat das Potenzial, einen Meilenstein für ein erfolgreiches Mikrobiom-Management und für die Biotechnologie zu setzen“, sagt Gabriele Berg.

Probiotika für das Ökosystem

Die gemeinsame Publikation untersucht den Einsatz von Probiotika, also lebender Mikroorganismen, zur Wiederherstellung eines gesunden Mikrobioms und zum Schutz wichtiger und empfindlicher symbiotischer Beziehungen zwischen Wirten und den mit ihnen verbundenen Mikroorganismen. Probiotika werden heute konventionell in Agrarökosystemen eingesetzt und zeigen, dass eine erfolgreiche Anwendung in offenen Umgebungen mit kontrollierten Risiken möglich ist. In geschlossenen Systemen, etwa in industriellen Biogasreaktoren, ist die gezielte mikrobielle Besiedelung bereits üblich. Der Mensch selbst nutzt Probiotika, Mikrobiom-Inokula und fermentierte Nahrungsmittel bereits seit Jahrtausenden. Die Forscherinnen und Forscher schlagen einen wissenschaftlich fundierten Rahmen vor, der einen Weg vom Labortisch zu Pilot- und Großanwendungen von Mikrobiomen aufzeigt, um bedrohte Ökosysteme zu retten.

Zunehmend homogenisierte Mikrobiome

Mikrobiome sind komplexe Gemeinschaften von Mikroorganismen, die einen großen Einfluss auf die sie umgebende Umwelt haben. Der Boden, in dem eine Pflanze wächst, hat ebenso ein eigenes Mikrobiom wie die Pflanze selbst und wie der Mensch, der sie verzehrt. Der Klimawandel, der weit verbreitete Einsatz von Pestiziden und viele weitere menschgemachte Eingriffe in die Umwelt haben die Mikrobiomsignatur weltweit homogenisiert, die mikrobiellen Netzwerke und Funktionen gestört und damit die ausgewogenen symbiotischen Beziehungen beeinträchtigt. Für einen verantwortungsvollen Umgang mit dem Mikrobiom benötigen Wissenschaft, Politik und Praxis einen evidenzbasierten Rahmen, der die Dynamik des erwarteten Nutzens, die aktuellen Alternativen und die unbekannten Risiken berücksichtigt.

Gabriele Berg: Was ist ein Mikrobiom?

Die multidisziplinären Autorinnen und Autoren der Publikation fassen in einem ersten Schritt die aktuellen Konzepte, Engpässe und ethischen Aspekte zusammen, die die sorgfältige und verantwortungsvolle Bewirtschaftung von Ökosystemressourcen unter Nutzung des Mikrobioms (als Mikrobiom-Stewardship bezeichnet) zur Wiederherstellung von Organismen und Ökosystemfunktionen umfassen. Auf dieser Grundlage schlagen sie einen Rahmen für die Anwendung in der Praxis vor, der als Leitfaden für probiotische Anwendungen in Flora und Fauna dienen soll.

Zur Originalpublikation: Harnessing the microbiome to prevent global biodiversity loss

Kontakt

Gabriele BERG
Univ.-Prof. Dipl.-Biol. Dr.rer.nat.
TU Graz | Institut für Umweltbiotechnologie
Tel.: +43 316 873 8310
gabriele.bergnoSpam@tugraz.at

Mikrobiom-Expertin Gabriele Berg vom Institut für Umweltbiotechnologie der TU Graz. Bildquelle: Lunghammer - TU Graz
Ein Tier aus einem bedrohten Ökosystem: Libelle aus alpinem Hochmoor. Bildquelle: Christian Berg