Mittel-/Ober-Jura Radiolarienstratigraphie in den NKA

Die Einführung von Enzymen als Katalysatoren in die synthetische organische Chemie ermöglichte eine Vielzahl neuer, enantioselektiver Transformationen. Die Anwendung von Mikroorganismen erlaubt Zugang zu Enzymen, die in isolierter Form schwer zu handhaben wären. Zudem stellen derartige Organismen eine nachwachsende Quelle sowohl des gewünschten Bio-Katalysators als auch aller nötigen Kofaktoren dar. Dies trug zu einer nachhaltigen Verbreitung von "biokatalytischen Reagenzien" unter synthetisch orientierten organischen Chemikern bei. Da Fermentationen normalerweise in wässrigen Puffersystemen durchgeführt werden, kommt es zu einer Minimierung von organischen Lösungsmitteln und metallorganischen Katalysatoren, was zur wachsenden Verbreitung in industriellen Prozessen führte. Backhefe (Saccharomyces cerevisiae) stellt den ersten und am weitesten verbreiteten Biokatalysator insbesondere für die enantioselektive Reduktion von Carbonylgruppen dar. Der Organismus toleriert eine breite Palette von Ketonen und unerwünschte Nebenreaktionen sind selten. Aufbauend auf vorläufigen Arbeiten wird in diesem Projekt eine effiziente, enantio-selektive Syntheseroute zu neuen Taxoiden vorgeschlagen, die eine Hefe-Reduktion als Schlüsselschritt beinhaltet. Paclitaxel (Taxol) wurde zuerst aus der Rinde der Pazifischen Eibe in kleinsten Mengen isoliert und rasch als vielversprechendes Therapeutikum von Krebs identifiziert. Im Gegensatz zu anti-mikrotubulin Wirkstoffen wie Colchizin und Vinca-Alkaloide, welche zum Zerfall der Mikro-tubuli führen, begünstigt Taxol den Aufbau von Mikrotubuli in vitro. Dies stört nachhaltig das delikate dynamische Gleichgewicht zwischen löslichen Tubuli (Dimere) und den entsprechenden Polymeren. Taxol wird derzeit zur Therapie von Ovarialkarzinomen, Brustkrebs und nicht-kleinzelligem Bronchialkarzinomen. Um einige der Hauptnachteile des Wirkstoffes, darunter die geringe Wasserlöslichkeit, zu verbessern und die Wirkung speziell gegen resistente Krebszellinien zu erhöhen soll eine Reihe von neuartigen Taxoiden der "2. Generation" unter Ausnützung von umweltschonenden Biotransformationen durch Ganz-Zell-Systeme entwickelt werden. So sollen sterisch anspruchs-volle Substituenten mit polaren Funktionalitäten in der C-13 Seitenkette von Baccatin III kombiniert und die daraus resultierenden Eigenschaften untersucht werden. Die Auswirkungen auf die Konformation dieser neuartigen Substanzen können neue Einblicke in die Interaktion mit der Rezeptor-Region ermöglichen. Damit kann nachhaltig zur weiteren Entwicklung hochaktiver Cytotoxinen auf einer rationalen Basis beigetragen werden.

Das Ziel des Projektes (Okt. 2001 bis Sept. 2003) war die Erforschung der kieseligen Sedimentserien (Radiolarite, Kieselkalke, Kieselmergel) im Zentralteil der Nördlichen Kalkalpen (NKA). Mit Hilfe der exakten Datierung dieser Sedimente wurde es möglich, die Entstehung der unterschiedlichen, räumlich voneinander getrennt liegenden Becken zu unterscheiden und zeitlich einzuhängen. Damit wurde es möglich, ein frühes, mittel- bis oberjurassisches tektonisches Ereignis genau zu erfassen, das, bisher weitgehend unerforscht, den geologischen Bau der NKA wesentlich besser verstehen läßt. Dazu erarbeiteten wir eine Radiolarienzonierung für den gesamten Jura für die NKA. Das klassische Konzept der Deckengliederung in den NKA, nunmehr 100 Jahre alt, war schon seit längerem problematisch und konnte die neuen Daten (Stratigraphie, strukturelle Daten, Metamorphosedaten und geochronologische Daten) nicht mehr vernünftig erklären. Ein frühes, bedeutendes geodynamisches Ereignis im Jura war lange Zeit unbekannt und wurde bis in jüngste Zeit nicht akzeptiert. Mit der Datierung der Kieselsedimente und den detaillierten Brekzienanalysen konnte nun gezeigt werden, daß die jurassische Kieselsedimentbeckenentwicklung den Schlüssel darstellt für eine neue geodynamische Interpretation der NKA im Jura und die zu einer neuen Deckengliederung geführt hat. Dabei ist vor allem die Interpretation der Hallstätter Zonen wichtig, die nach neuesten Ergebnissen keine Decke(n), sondern Flyschsedimente in kieseliger Matrix darstellen ("Hallstatt Mélange"). Das war möglich herauszufinden, da in den Hallstätter Zonen der NKA hervorragend erhaltene Radiolarienfaunen gewonnen werden konnten. Durch die Rekonstruktion der Beckenentwicklung in den NKA war es möglich, eine Reihe von Kontrollprozessen zur Sedimentologie von Kieselsedimenten besser zu verstehen. So sind die wichtigsten Ergebnisse des durchgeführten Projektes einerseits die neue Deckengliederung der NKA, die Etablierung eines Kollisionsereignisses im Jura und das Erkennen von radiolaritischen karbonatklastisch gefüllten Flyschbecken. Diese Flyschbecken bilden sich im Vorfeld von herannahenden Decken, so daß wir den genauen Verlauf der Akkretionierung eines ganzen Schelfes rekonstruieren konnten. Nur die Kombination: exakte Datierung der Kieselsedimente und detaillierte Komponentenbestandsanalysen der eingeschalteten Brekzienkörper ermöglichen dabei, zu entscheiden, ob es sich um Radiolaritbecken handelt, die im Zusammenhang mit Dehnungstektonik oder Einengungstektonik gebildet werden. In den NKA wurden die Radiolaritbecken bisher als Dehnungsbecken gedeutet, da Kieselsedimente meist im Zusammenhang mit den Öffnen von Ozeanen gesehen werden. Damit wurde das Verständnis der Bildung von Radiolaritbecken im Zusammenhang mit Kollisionsereignissen wesentlich verbessert und es konnte erstmals gezeigt werden, daß solche Becken auch als Flyschbecken existieren. Die Erkenntnisse aus diesem Projekt sind somit für den gesamten westlichen Tethysraum und der dort vorhandenen alpinen Gebirge von erheblicher Bedeutung, die nun unter Berücksichtigung unserer Ergebnisse detailliert neu untersucht werden müssen.