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Prof. Alice McHardy

Gruppenleiterin

Max-Planck-Institut für Informatik, Saarbrücken

Telefon: +49 681 9325-309
Fax: +49 681 9325-399

Infektionsbiologie . Informatik . Medizin

Verdauung ohne Methan-Ausstoß

Binning heißt das Verfahren – „Eintonnen“: Schnipsel für Schnipsel wird der richtigen Bakteriengruppe zugeordnet – der jeweiligen „Tonne“ also. In manchen Fällen können die statistischen Lernverfahren bis zu 90 Prozent der Erbgutschnipsel anhand der Oligomere richtig zuordnen. Letztlich hängt es vor allem von der Menge und Qualität der Trainingsdaten ab, wie gut die Statistik arbeitet. Gelegentlich haben die Saarbrücker daher Werte von nur 30 bis 40 Prozent erreicht.

Alice McHardy leitet die Forschungsgruppe Computational Genomics and Epidemiology am Max-Planck-Institut für Informatik.  Bild vergrößern
Alice McHardy leitet die Forschungsgruppe Computational Genomics and Epidemiology am Max-Planck-Institut für Informatik.  [weniger]

Zu den wohl verblüffendsten Metagenom-Untersuchungen, bei denen Alice Carolyn McHardy mitgeholfen hat, gehört die Analyse von Bakteriengemeinschaften aus dem Darm von Termiten und aus dem Verdauungstrakt des australischen Wallabys, eines Buschkängurus. Beide Tierarten verdauen Holz und setzen dabei Wasserstoff frei, jenes Molekül, das die Menschheit künftig im großen Stil in Brennstoffzellen nutzen will.

Was die Verdauungsarbeit der Insekten und Säuger auszeichnet, ist, dass bei der Wasserstoffproduktion anders als beim Kuhmagen fast kein klimaschädliches Methangas frei wird. Gelänge es, das Verfahren im Labor nachzuahmen, ließe sich damit möglicherweise eine ganz neue Art der umweltfreundlichen Wasserstoffproduktion entwickeln.

Die Analyse-Ergebnisse sind vielversprechend. McHardys SVM konnte die entscheidenden Metagenomschnipsel verschiedenen Mikroorganismen zuordnen. Damit ist jetzt bekannt, welche Bakterien im Tierdarm das Wunder der klimaneutralen Wasserstofferzeugung vollbringen – und auch, welche Eiweiße und Stoffwechselprozesse zum Wasserstoff führen. „Jetzt wird daran gearbeitet, aus den Proben gezielt die beteiligten Mikroorganismen herauszufischen und weiter zu untersuchen“, sagt McHardy.

Noch steht die Metagenom-Analyse am Anfang. Viele Lebensräume wurden bislang nur holzschnittartig untersucht. „Und natürlich benötigen wir stets ein wenig Vorwissen, um unsere Verfahren anzulernen“, sagt die Max-Planck-Forscherin. „Der Vorteil der SVM besteht aber darin, dass sie nur kleine Datenmengen für das Training benötigt.“ Und was sich damit bereits erreichen lässt, hat McHardy gezeigt. Die Suche nach den Geheimnissen des Erbguts geht weiter. Mit der Suche in extremen Lebensräumen wie der Arktis, wo Bakterien bei Minusgraden gedeihen, wird die Metagenomik zunehmend interessant. Und dank der Bioinformatik dürfte sich in naher Zukunft zur Wallaby-Darmflora noch manch andere skurrile Neuentdeckung hinzugesellen.

 

GLOSSAR

Pandemie
Unter Pandemie versteht man eine Krankheit – meist eine Infektion –, die sich in vergleichsweise kurzer Zeit über Länder und Kontinente ausbreitet.

Reassortment
Auch Reassortierung genannt, ist die Vermischung oder Neuverteilung gene­tischer Information zwischen zwei ähn­lichen Viren. Dazu müssen sich die beiden Virustypen in derselben infizierten Zelle vermehren und muss ihr Genom aus mehreren Segmenten bestehen.

Metagenom
Als Metagenom bezeichnet man das gesamte genetische Repertoire eines Lebensraums – eines Felsens im Hoch­gebirge etwa oder des Rands einer heißen Quelle.

Neuraminidasen
Enzyme, die in der Membran vieler Viren fest verankert sind. Sie fungieren gleichsam als „Türöffner“, indem sie die Zellmembran aufschließen, sodass die frischen Viren heraus­strömen und sich verbreiten können.
 
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