Tarnung nach Tintenfisch-Methode realisiert

Wissenschaftler haben die Produktion eines farbvariablen Pigments jetzt in die Tat umgesetzt

Fast perfekt getarnter Oktopus: Forscher erzeugen Pigmente (Foto: Charlotte Seid/scripps.ucsd.edu)

San Diego (pte019/04.11.2025/11:30)

Forscher der University of California San Diego und der Scripps Institution of Oceanography sind der Entschlüsselung einer Superkraft, über die einige der größten "Meister der Tarnung" in der Natur verfügen, einen Schritt näher gekommen. Sie haben eine Produktionstechnik entwickelt, mit dem sich das für den Farbwechsel verantwortliche Pigment Xanthommatin in großen Mengen herstellen lässt.

Tarnmaterial für das Militär

Xanthommatin fasziniert Wissenschaftler und das Militär seit Langem. Aber es hat sich bisher als schwierig erwiesen, es im Labor herzustellen. Kraken, Tintenfische, Sepien und andere Tiere aus der Familie der Kopffüßer sind bekannt für ihre Fähigkeit zur Tarnung, indem sie die Farbe ihrer Haut an die Umgebung anpassen, um sich vor ihren Feinden zu verbergen. Das würde auch die Tarnung von Soldaten und Kriegsgerät vereinfachen. Voraussetzung dafür ist eine massenhafte Herstellung des Pigments.

Meereschemiker Bradley Moore, der an beiden Institutionen forscht, hat mit seinem Team ein Verfahren entwickelt, bei dem Bakterien das Pigment herstellen. Das gelingt normalerweise durch eine gentechnische Manipulation. So wird einem Mikroorganismus ein neues Gen eingepflanzt, das für die Produktion des gewünschten Materials sorgt. Es krempelt den Stoffwechsel des Bakteriums komplett um.

Doch die Menge, die diese Bakterien produzierten, reichte bei weitem nicht aus. Deshalb veränderten die Experten gemeinsam mit Kollegen des Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability das Bakterium weiter, indem sie sein Überleben mit der Produktion des Pigments eng verknüpften. Der Mikroorganismus produzierte nach dieser Behandlung Xanthommatin in großen Mengen, weil davon sein Wohlbefinden abhing.

Zelle produziert Brennstoff

Manipulieren Forscher einen Mikroorganismus zur Produktion einer fremden Verbindung, dann ist das eine erhebliche Belastung für den Stoffwechsel. Ohne erhebliche genetische Manipulationen wehrt sich der Mikroorganismus dagegen, seine essenziellen Ressourcen für die Produktion einer ihm unbekannten Substanz einzusetzen.

Das internationale Team löste dieses Problem, indem es eine gentechnisch veränderte Zelle schuf, die nur überleben konnte, wenn sie sowohl das gewünschte Pigment als auch eine zweite Chemikalie namens Ameisensäure produzierte. Die Ameisensäure liefert Brennstoff für das Wachstum der Zelle und schafft so einen sich selbst erhaltenden Kreislauf, der die Pigmentproduktion antreibt.

"Mit herkömmlichen Verfahren lassen sich mit etwas Glück etwa fünf Milligramm Pigment pro Liter gewinnen", so Leah Bushin, die als Postdoktorandin bei Scribbs an der Entwicklung beteiligt war und jetzt an der Stanford University Biochemie lehrt. Mit der neuen Methode seien es dagegen ein bis drei Gramm pro Liter. Moore glaubt, dass sich diese Technik einsetzen lässt, um auch die biotechnische Produktion anderer Wertstoffe deutlich zu erhöhen.

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