Tyrosinasen in Feuchtgebieten: tickende Klima-Zeitbomben!

Feuchtgebiete sind weltweit verbreitete Ökosysteme, die Pflanzenwachstum in Kombination mit wasserbedeckten Böden aufweisen. Weltweit bedecken Feuchtgebiete nur etwa fünf Prozent der gesamten Landoberfläche, beinhalten allerdings ein Drittel des gesamten in Böden gespeicherten Kohlenstoffs. Das entspricht 70 Prozent des Kohlenstoffs, der sich als CO2 in der Erdatmosphäre befindet. Diese riesigen Kohlenstoffspeicher wurden in den letzten Jahrtausenden von Feuchtgebieten angesammelt, da Pflanzen Kohlenstoff in Form von CO2 aus der Atmosphäre nutzten, um mittels Photosynthese Biomasse aufzubauen. Kohlenstoff bleibt dabei so lange in Feuchtgebieten gespeichert, bis die Biomasse durch mikrobielle Enzyme abgebaut wird. Im Zuge dieses Abbaus wird der gespeicherte Kohlenstoff wieder als CO2 in die Atmosphäre abgegeben. In Feuchtgebieten erfolgt der Abbau von Biomasse allerdings wesentlich langsamer als in anderen Ökosystemen. Dadurch wurde stetig mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufgenommen als durch den Abbau von Biomasse wieder in die Atmosphäre zurückging. Mitverantwortlich für den langsamen Abbau von Biomasse in Feuchtgebieten sind Phenole eine Gruppe chemische Moleküle die natürlicherweise von Pflanzen produziert und in ihre Umgebung abgegeben wird. Phenole hemmen die Aktivität vieler mikrobieller Enzymen, und damit den Abbau von Biomasse. Tyrosinasen zählen zu den wenigen Enzymen, die Phenole abbauen können. Dafür benötigen sie allerdings Sauerstoff aus der Luft. Hohe Wasserspiegel in Fachgebieten hinderten Sauerstoff aus der Luft daran in den Boden einzutreten und haben folglich über Jahrtausende die Kohlenstoffspeicher erhalten. Durch den Klimawandel besteht allerdings die Gefahr, dass Feuchtgebiete austrocknen. Dadurch kann Sauerstoff aus der Luft in den Boden eindringen und Tyrosinasen können Phenole abbauen. Dadurch baut sich Biomasse verstärkt ab und setzt den darin gespeicherten Kohlenstoff als CO2 frei. Tyrosinasen sind somit Schlüsselenzyme, die die Freisetzung von riesigen Mengen an CO2 aus Feuchtgebieten kontrollieren ein bedeutsamer Prozess in Zeiten des Klimawandels. Ziel dieses Projektes ist es, die weltweite Verbreitung und Aktivität von Tyrosinasen und Tyrosinase-produzierenden Bakterien in Feuchtgebieten zu untersuchen. Erstmals werden Tyrosinasen aus Feuchtgebieten dazu gentechnisch hergestellt und biochemisch analysiert. Weiters erforscht das Projekt die Produktion von Tyrosinasen durch Bakterien in Feuchtgebieten. Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf den Einfluss veränderter Umweltbedingungen, wie sie durch den Klimawandel verursacht werden, gelegt. Zusätzlich wird erstmals die Vermehrung und Diversität von Tyrosinase-produzierenden Bakterien unter veränderten Umweltbedingungen erforscht. Diese Ergebnisse werden es ermöglichen, den Effekt des Klimawandels auf Tyrosinasen in Feuchtgebieten besser einordnen zu können und Strategien zu entwickeln, um den Ausstoß von CO2 aus Feuchtgebieten zu reduzieren.