Bakterien weisen jetzt mehrere Gifte nach

Neuem Forschungsprojekt der Rice University genügt zur Information ein einziger Signalweg

Wasserhahn: Bakterien spüren Gift darin problemlos auf (Foto: pixabay.com, Jonas KIM)

Houston (pte003/31.07.2025/06:10)

Forscher der Rice University haben das Bakterium Escherichia coli so manipuliert, dass es als lebender Multiplex-Sensor fungiert, der mehrere Umweltgifte gleichzeitig erkennt. Die darauf folgenden biologischen Reaktionen wandeln die Mikroorganismen in lesbare elektrische Signale um. Das eröffnet neue Möglichkeiten für die Echtzeit-Fernüberwachung von Wassersystemen, Pipelines und Industriestandorten. Vorerst erkennen und melden sie Arsenite, die als Pestizide genutzt werden, und Cadmium - beides hochwirksame Gifte.

Auf Anhieb zwei Neuerungen

Normalerweise muss für jeden Schadstoff ein eigenes Bakterium herhalten, das zudem noch einen eigenen Signalweg benötigt. Die Forscher Xu Zhang, Marimikel Charrier und Caroline Ajo-Franklin haben gleich zwei Neuerungen eingeführt. Zum einen brauchen sie nur ein Bakterium zum Nachweis von - bisher - zwei Schadstoffen. Zum anderen werden beide Informationen über den gleichen Signalweg übermittelt. "Dieses System stellt einen großen Fortschritt in der bioelektronischen Sensorik dar, da es mehrere Signale in einen einzigen Datenstrom codiert und diese Daten dann in mehrere klare Ja-oder-Nein-Anzeigen decodiert", sagt Ajo-Franklin.

Die Wissenschaftlerinnen haben sich von der Glasfaserkommunikation inspirieren lassen, bei der verschiedene Lichtwellenlängen unterschiedliche Datenströme über ein einziges Kabel übertragen. Sie gingen davon aus, dass elektrische Signale mit unterschiedlichen Energien, ausgelöst von unterschiedlichen Schadstoffen, Informationen auf ähnliche Weise über einen einzigen Signalweg transportieren können - und zwar so, dass sie sich eindeutig unterscheiden lassen.

Gift-Kombi bleibt gefährlich

Die elektrochemische Methode des Teams trennt diese Informationen voneinander und wandelt sie in binäre Signale um, die das Vorhandensein oder Fehlen der jeweiligen Toxine anzeigt. Anschließend haben die Forscherinnen synthetische Biologie mit elektrochemischer Analyse kombiniert. Die Biosensoren konnten Arsenit und Cadmium erfolgreich nachweisen, sogar mengenmäßig. Diese Fähigkeit ist besonders wichtig, da die Gifte gemeinsam gefährlicher sind als jeder Schadstoff für sich.

"Da die Plattform modular aufgebaut ist, könnte sie außerdem skaliert werden, um gleichzeitig mehr oder andere Toxine zu überprüfen", sagt Charrier. Und Ajo-Franklin ergänzt: "Ein wesentlicher Vorteil unseres Ansatzes ist seine Anpassungsfähigkeit. Wir glauben, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis Zellen komplexe Umwelt- oder biomedizinische Informationen codieren, verarbeiten und weiterleiten können."

Aussender:	pressetext.redaktion
Ansprechpartner:	Wolfgang Kempkens
Tel.:	+43-1-81140-300
E-Mail:	kempkens@pressetext.com
Website:	www.pressetext.com