Die Kultivierung des Unmöglichen

Das Biotechnikum der Universität Regensburg ist wiedereröffnet

30. September 2019 | von Margit Scheid

Am Donnerstag, dem 26. September 2019, wurde das Biotechnikum an der Universität Regensburg feierlich wiedereröffnet. Durch den Neubau des Biologie-Gebäudes und den Abriss der alten Räumlichkeiten musste das in den 1990er Jahren gegründete Zuhause der Archaeen genannten Mikroorganismen in eine neue Heimstatt umziehen – und das war durchaus eine Herausforderung für die Universität, für die Architekten, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

Archaeen lassen sich nämlich nicht in einem x-beliebigen Labor kultivieren: Damit sich diese Mikroorganismen wohl fühlen und sich vermehren, müssen extreme Bedingungen herrschen. Bedingungen, die für uns und die meisten anderen Lebewesen tödlich wären. Die natürlichen Biotope von Archaeen sind zum Beispiel kochende Schwefelquellen, saure Schlammlöcher, Salzseen oder die Tiefsee. Um eine vergleichbare Umgebung herzustellen, benötigen die Wissenschaftler im Biotechnikum sehr spezielle Kulturgefäße, sogenannte Fermenter. Damit diese Tanks hohe Temperaturen, ätzende Säuren, Gase und Überdruck aushalten können, sind sie mit Rührwerken aus einer speziellen Titanlegierung versehen, aufwendig beschichtet und vor allem sehr schwer. Bis zu 600 Kilo wiegen die Fermenter in leerem Zustand, werden sie befüllt, bringen sie es auf eine Tonne – und das auf einer Fläche von weniger als einem Quadratmeter. Für die Neueinrichtung machte sich die Universitätsleitung zusammen mit den Architekten erst einmal auf die Suche nach einem Areal an der Universität, das es mit dem Gewicht von acht solchen Fermentern aufnehmen kann. Fündig wurde man schließlich im Untergeschoss des Physikgebäudes: Dort gab es einen Archivraum der Universitätsbibliothek, der sich für einen Umbau eignete und an die neuen Anforderungen angepasst werden konnte.

Das Biotechnikum hütet einen Schatz von 1.800 tiefgekühlten Archaeen

Nach der Neugestaltung der Räume, dem Umzug und der Wiedereröffnung ist diese weltweit einzigartige Anlage wieder einsatzbereit und die Kultivierung der Archaeen kann weitergehen. Von Null müssen die Regensburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei nicht anfangen, sie können auf eine Kulturensammlung zurückgreifen, in der mehr 1.800 verschiedene Archaeen-Stämme tiefgefroren konserviert wurden. Auf den ersten Blick könnte man die Beutel mit tiefgekühlten Archaeen für Tiefkühl-Spinat halten, doch spätestens beim Blick in den mit flüssigem Stickstoff gekühlten, trommelförmigen Kühlbehälter hören die Küchen-Assoziationen schnell wieder auf. Auch preislich liegen die Archaeen deutlich über den Kosten für Küchen-Mikroben. Bekommt man 42 Gramm Hefe für 15 Cent, kann eine vergleichbare Menge Archaeen je nach Stamm zwischen 1000 und 10.000 Euro kosten. Aber bei Hefe handelt es sich eben um einen Mikroorganismus, der sich ungleich einfacher kultivieren lässt.

Archaeen – die dritte „Domäne“ der zellulären Lebewesen

Archaeen, das soll an dieser Stelle kurz erklärt werden, sind keine Bakterien und auch keine Eukaryoten (das sind Lebewesen wie du und ich, oder auch Tiere, Pilze, Pflanzen), sondern sie bilden eine dritte Kategorie oder wie es in der Biologie heißt: „Domäne“. Dass diese dritte Domäne überhaupt existiert, wurde erst Ende der 1970er Jahre vom US-amerikanischen Mikrobiologen Carl Woese entdeckt.

Prof. Dr. Karl Stetter, der Vater des Regensburger Biotechnikums

An der Erforschung der Archaeen, die zwischen 1980 und 1990 richtig Fahrt aufnahm, war in Deutschland ganz maßgeblich Prof. Dr. Karl Stetter beteiligt, der seit 1980 Inhaber des Regensburger Lehrstuhls für Mikrobiologie war. Seiner Faszination für die neu entdeckten Archaeen und auch seinem ersten Studium der Ingenieurswissenschaften ist es zu verdanken, dass trotz so mancher Anlaufschwierigkeiten ein Biotechnikum am Regensburger Campus entstehen konnte. Die hoch spezialisierten Fermenter konnte man in den 1980er Jahren noch nicht fertig im Katalog bestellen. Bis Stetter im Jahr 1985 das erste für Archaeen wirklich gut geeignete Kulturgefäß in Betrieb nehmen konnte, gingen viele Monate an Tüftelarbeit ins Land. Erfolg brachte schließlich eine Kooperation zwischen dem Regensburger Lehrstuhl für Mikrobiologie und der Schweizer Firma Bioengineering.
Neben den Erfolgen im Bereich der Laborausstattung waren es aber vor allem die wissenschaftlichen Erfolge Stetters, die das Regensburger Archaeenzentrum zu einem Aushängeschild für die Universität Regensburg machten: 1982 gelang es Professor Stetter, das Archaeon Pyrodictium occultum zu kultivieren und damit zum ersten Mal ein Lebewesen nachzuweisen, das Temperaturen von über 100° nicht nur aushält, sondern dabei wächst und sich vermehrt. Für seine Forschungsarbeit wurde Prof. Dr. Karl Stetter 1988 mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft ausgezeichnet – spätestens dann hatten sich das Archaeenzentrum und das Biotechnikum an der Universität etabliert und waren Anlaufstelle für Forscher aus der ganzen Welt geworden. Nach Professor Stetters Emeritierung im Jahr 2002 übernahm Prof. Dr. Michael Thomm den Regensburger Lehrstuhl für Mikrobiologie, der an die Leistungen seines Vorgängers anknüpfen konnte.

Ein Neubeginn für das Biotechnikum

Mit den Sanierungsmaßnahmen für die westlichen naturwissenschaftlichen Gebäude am Regensburger Campus begann jedoch eine unsichere Zeit für das Biotechnikum. Erstmals standen Überlegungen im Raum, die Anlage zu schließen. Doch es traten starke Fürsprecher auf den Plan und Petitionen aus aller Welt erreichten die Universitätsleitung, sodass man 2015 eine Fortführung des Biotechnikums an einem neuen Standort beschloss und zusammen mit der neuen Inhaberin des Mikrobiologielehrstuhls, Prof. Dr. Dina Grohmann, auf die Standortsuche ging.
Über die letzten zwei Jahre wurde der Umzug und die Neu-Einrichtung des Biotechnikums geplant und schließlich auch umgesetzt. Dieses freudige Ereignis wurde im Rahmen eines zweitägigen Symposiums auch mit den führenden Forschern im Archaeen-Feld in Deutschland sowie als internationalem Gast mit Professor Thijs Ettema von der Universität Wageningen (Holland) gefeiert. Sie alle zeigten sich begeistert darüber, dass diese außergewöhnliche Anlage von der Universität Regensburg weiter betrieben wird. Viele Forscher im In- und Ausland beziehen Zellmassen von Archaeen, die nur im Regensburger Biotechnikum kultiviert werden können. Sinn und Zweck der neuen Anlage liegt für Professor Grohmann darin, den existentiellen Fragen des Lebens auf den Grund zu gehen: Unter welchen Bedingungen kann Leben existieren, wo sind die Grenzen des Lebens auszumachen? Diese Fragen beschäftigen nicht nur den Lehrstuhl für Mikrobiologie und sein Archaeenzentrum, sie sind auch für die gesamte Fakultät für Biologie und Vorklinische Medizin und die weltweiten Archaeen-Forscher wichtig. Und so begreift Dina Grohmann das Biotechnikum als Anlage und Möglichkeit für die Forschungsanliegen der gesamten Fakultät. In ihrer Rede zur Wiedereröffnung hat Professor Grohmann ihre Vision für die kommenden Jahre mit den Worten zusammengefasst: „Kultivieren wir das Unmögliche, machen wir das Unsichtbare sichtbar.“

Weiterführende Links: 

• zur Webseite des Lehrstuhls für Mikrobiologie
• Videobeitrag der Mittelbayerischen Zeitung über das Biotechnikum