Forscher verändern tierische Zellen und ermöglichen ihnen Fotosynthese 🌱
Das Experiment basiert auf einem Schlüsselelement: den Chloroplasten. Diese Organellen, die in Pflanzen vorkommen, wandeln Sonnenlicht in für die Zelle nutzbare Energie um. Bisher ging man davon aus, dass sie nur in Pflanzenzellen funktionieren können. Die Forscher der Universität Tokio haben diese Annahme herausgefordert, indem sie Chloroplasten von Rotalgen in Hamsterzellen implantierten.
Die Ergebnisse sind erstaunlich. Nicht nur haben die Chloroplasten überlebt, sondern sie haben auch ihre photosynthetische Aktivität zwei Tage lang aufrechterhalten und Sauerstoff direkt in den tierischen Zellen produziert. Diese energetische Autonomie ist ein Durchbruch, da tierische Zellen normalerweise auf Mitochondrien angewiesen sind, um Energie zu erzeugen.
Um diese Aktivität zu messen, haben die Wissenschaftler ein spezielles Licht eingesetzt, um die Fluoreszenz des Chlorophylls zu beobachten, was darauf hinwies, dass tatsächlich Fotosynthese stattfand. Dieser Fortschritt könnte ein kritisches Problem lösen: Das Wachstum von künstlichen Geweben im Labor wird oft durch Sauerstoffmangel, insbesondere in tieferen Schichten, behindert.
Diese Hybridzellen könnten durch Fotosynthese ihren eigenen Sauerstoff erzeugen und damit das Wachstum größerer und funktionsfähigerer Gewebe wie Organe oder Haut ermöglichen. Professor Sachihiro Matsunaga, der die Studie leitet, hebt hervor, dass die Inspiration aus der Natur kommt: Einige Meeresorganismen leben bereits in Symbiose mit Algen, um Sauerstoff und Nährstoffe zu erhalten.
Die Anwendungen sind vielversprechend. In der Gewebeingenieurtechnik könnte diese Technologie nicht nur die Abhängigkeit von externen Unterstützungssystemen verringern, sondern auch die Produktion von Fleisch oder künstlichen Organen im Labor beschleunigen. Biologisches Gewebe könnte somit leichter und mit einer geringeren ökologischen Belastung hergestellt werden.
Das Forscherteam plant, seine Arbeit fortzusetzen, um die Wechselwirkungen zwischen tierischen Zellen und Chloroplasten besser zu verstehen. Der Weg ist damit offen für eine nachhaltige Biotechnologie, die zwei bisher inkompatibel erscheinende Welten auf harmonische Weise vereint: die der Pflanzen und die der Tiere.
Was ist ein Chloroplast?
Der Chloroplast ist eine wesentliche Organelle von Pflanzen- und Algenzellen, die für die Fotosynthese verantwortlich ist. In dieser Organelle wird Licht eingefangen und in chemische Energie umgewandelt, wodurch es den Pflanzen ermöglicht wird, Glukose zu produzieren, ihre Energiequelle.
Dieser Prozess wird durch das Chlorophyll ermöglicht, das grüne Pigment, das in den Chloroplasten vorhanden ist. Das Chlorophyll fängt die Lichtenergie ein und löst chemische Reaktionen aus, die Wasser und Kohlendioxid in Glukose und Sauerstoff umwandeln. Letzterer wird in die Atmosphäre abgegeben, was für den Großteil der irdischen Lebewesen lebenswichtig ist.
Chloroplasten werden als Nachkommen von Cyanobakterien betrachtet, einer Gruppe von photosynthetischen Bakterien. Dieser evolutionäre Ursprung, der auf eine alte Symbiose zurückgeht, erklärt, warum Chloroplasten ihre eigene DNA besitzen, die sich von der DNA der Wirtszelle unterscheidet.
Verfasser des Artikels: Cédric DEPOND