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Gastbeitrag / Judith Ascher-Jenull / Freitag 29.10.21

Mikro­or­ga­nis­men: die Archi­tek­ten von ges­tern, heu­te und morgen

Die Mikro­bio­lo­gie ist fas­zi­nie­rend, uni­ver­sell und visio­när. Sie ist nicht nur fas­zi­nie­rend an sich, son­dern auch fas­zi­nie­rend viel­sei­tig in ihren Anwen­dungs­mög­lich­kei­ten. Der Mikro­bio­lo­gie gelingt es zuneh­mend, wie nur weni­gen Wis­sen­schafts­dis­zi­pli­nen, inter­dis­zi­pli­när und trans­dis­zi­pli­när zu wir­ken, also abs­trakt betrach­tet „Mau­ern ein­zu­rei­ßen, Brü­cken zu schla­gen und Mau­ern zu errichten.“
Foto: J. Ascher-Jenull 

Die­se Fas­zi­na­ti­on ist den Prot­ago­nis­ten zu ver­dan­ken, den Mikro­or­ga­nis­men. Namens­ge­bend und tech­nisch betrach­tet sind sie die Kleins­ten unter uns, und (meist) nur mit Hil­fe eines Mikro­skops sicht­bar. Um bei der Fas­zi­na­ti­on zu blei­ben, wie erstaun­lich ist es, dass gera­de die Kleins­ten „unter uns“ zu den abso­lut Größ­ten gehö­ren! Das gilt nicht nur in Bezug auf ihre Ubi­qui­tät: sie sind nicht an einen Stand­ort gebun­den, sie kom­men über­all vor auf unse­rem Pla­ne­ten (und „dar­über hin­aus“?), und ihre Uni­ver­sa­li­tät: sie sind zu (bei­nah) Allem fähig, son­dern auch phy­sisch betrach­tet. Tat­säch­lich ist ein Mikro­or­ga­nis­mus das größ­te Lebe­we­sen auf unse­rem Erden­rund: ein Pilz, der dunk­le Hal­li­masch (Armil­la­ria ostoyae), mit etwa 9 Qua­drat­ki­lo­me­ter Flä­che und einem Gewicht von 900 Ton­nen (Ore­gon, USA). Zum Grö­ßen­ver­gleich, das größ­te und sogar mit frei­em Auge erkenn­ba­re Bak­te­ri­um misst 0,75 mm (Thio­mar­ga­ri­ta nami­bi­en­sis, „Nami­bi­sche Schwe­fel­per­le“), das größte/schwerste Tier 33 m (Bala­eno­pte­ra mus­cu­lus, Blau­wal), und der höchste/ volu­mi­nö­ses­te leben­de Baum 84 m (Sequoia­den­dron gigan­te­um, „Gene­ral Sher­man Tree“, USA). Der größ­te Mensch hin­ge­gen misst 2,72 m (USA) und „sein“ höchs­tes Bau­werk 830 m (Burj Kha­li­fa, Dubai).

Wir leben in einer mikro­biel­len Welt.

Etwa 78 Pro­zent aller Lebe­we­sen auf der Erde sind Mikro­or­ga­nis­men. 5 Nonil­lio­nen Mikro­ben leben auf der Welt, etwa 40 Tril­lio­nen in unse­rem Kör­per. Der Mensch selbst ist als eine sym­bio­n­ti­sche Lebens­ge­mein­schaft mit Mikro­ben zu betrach­ten, eine funk­tio­nel­le Ein­heit (Holo­bi­om, 1013 mensch­li­che Zel­len plus 1,3 x 1013 Bakterien).

Die Mikro­or­ga­nis­men haben uns den Sauer­stoff gelie­fert, ver­sor­gen uns mit all­täg­li­chen „must haves“, (rei­nem) Was­ser und Brot, ver­sü­ßen uns das Leben mit kuli­na­ri­schen High­lights und edlen Geträn­ken und hel­fen uns, all das „zu ver­dau­en“ und dar­aus „Ener­gie zu schöp­fen“. Sie beschüt­zen uns von außen (Haut­mi­kro­bi­om) und von innen (Mikro­bi­om des Darmtraktes).

Der bel­gi­sche Mikro­bio­lo­ge W. Ver­strae­te for­mu­lier­te die drei größ­ten Her­aus­for­de­run­gen des 21. Jahr­hun­derts: der Kli­ma­wan­del, die Ener­gie­kri­se und das nach­hal­ti­ge Res­sour­cen­ma­nage­ment, und sieht in der ange­wand­ten mikro­biel­len Öko­lo­gie (der Wech­sel­be­zie­hung zwi­schen Mikro­or­ga­nis­men und ihrem Umfeld) eine Lösung die­ser Super-Chal­len­ges.

MIKRO­OR­GA­NIS­MEN & KUNST/ARCHITEKTUR
„Game-Chan­ger“ & „neue Dimen­sio­nen der Formfindung“

Betrach­ten wir Cya­no­bak­te­ri­en, einst Blau-Grün Algen genannt, als Archi­tek­ten der Ver­gan­gen­heit (Erd­at­mo­sphä­re vor 3,7 Bil­lio­nen Jah­ren), so kön­nen Mikro­or­ga­nis­men als Archi­tek­ten der Gegen­wart (uni­ver­sel­le Pro­blem­lö­ser), und spe­zi­ell Pil­ze als Archi­tek­ten der Zukunft ange­se­hen wer­den, die uns sowohl „optisch“ (Kunst/Architektur) als auch „nach­hal­tig“ (Archi­tek­tur) fas­zi­nie­ren und zuneh­mend fas­zi­nie­ren wer­den, mit neu­en For­men und neu­en Mate­ria­li­en (mehr über die gestal­te­ri­schen Fähig­kei­ten von Hefepil­zen in „Evo­lu­ti­ons­trei­ber Hefe”).

Die­ses enor­me Poten­ti­al der Kom­bi­na­ti­on von Mikro­bio­lo­gie & Kunst/Architektur wird zuneh­mend erkannt und genutzt, wie z.B. in trans­dis­zi­pli­nä­ren uni­ver­si­tä­ren Lehr­ver­an­stal­tun­gen und For­schungs­pro­jek­ten zwi­schen Mikro­bio­lo­gen und Archi­tek­ten der Leo­pold-Fran­zens-Uni­ver­si­tät Inns­bruck und der Ange­wand­ten Wien.

Die Lehr­ver­an­stal­tung Acti­ve Forms of Mat­ter (T. Der­me, M. Col­let­ti, Expe­ri­men­tel­le Archi­tek­tur & J. Ascher-Jen­ull, H. Insam, Mikro­bio­lo­gie, LFU Inns­bruck) wid­me­te sich der neu­en Form­fin­dung: Mit Hil­fe des Aus­tern­seit­lings (Pleu­ro­tus ost­rea­tus) wur­den von Archi­tek­tur-Stu­die­ren­den design­te Hanf­seil­pro­to­ty­pen von star­ren in leben­de, leben­di­ge Struk­tu­ren ver­wan­delt, mit unvor­her­seh­ba­rer, fas­zi­nie­ren­der und dyna­mi­scher For­men­viel­falt (sie­he Slideshow).

Der Aus­tern­seit­ling

Hanf­seil-Aus­tern­seit­ling-Pro­to­ty­pen der trans­dis­zi­pli­nä­ren Architektur&Mikrobiologie Lehr­ver­an­stal­tung Acti­ve Forms of Mat­ter (T. Der­me, J. Ascher-Jen­ull, LFU Innsbruck)

Viel­sei­tig …

… in Form und Anwendung

Nah­auf­nah­me der skulp­tu­ra­len Frucht­kör­per, die selbst der Schwer­kraft trotzen

Der Aus­tern­seit­ling ist äußerst viel­sei­tig in Form und Anwen­dung: sei­ne Frucht­kör­per fas­zi­nie­ren mit skulp­tu­ra­ler Schön­heit und fin­den auch kuli­na­risch Aner­ken­nung, wäh­rend sein Myzel pre­ziö­se orga­ni­sche Abfall­pro­duk­te (Kaf­fee­satz, Holz­hack­schnit­zel, etc.) recy­celt und somit mit nega­ti­vem CO2-Abdruck in einen Bio­werk­stoff der Zukunft ver­wan­delt, mit Mate­ri­al­ei­gen­schaf­ten eines High-Tech Mate­ri­als: hohes Iso­lie­rungs­po­ten­ti­al, feu­er­fest, anti­bak­te­ri­ell, feder­leicht, atmungs­ak­tiv und 100 Pro­zent bio­lo­gisch abbau­bar. Sein pink­far­be­ner Ver­wand­ter, der Fla­min­go-Seit­ling (Pleu­ro­tus sal­mo­neo-stra­mi­neus), durf­te sogar die Instal­la­ti­on Magic Queen (D. Mit­ter­ber­ger, T. Der­me: Stu­dio MAEID – Office for Archi­tec­tu­re and Trans-Medi­al Art, Wien) auf der heu­ri­gen Archi­tek­tur-Bien­na­le in Vene­dig explorieren.

Ein lau­fen­des künst­le­ri­sches For­schungs­pro­jekt Co-Cor­po­rea­li­ty, gelei­tet von B. Imhof, D. Mit­ter­ber­ger und T. Der­me (Insti­tut für Archi­tek­tur, Uni­ver­si­tät für Ange­wand­te Kunst, Wien), in Kol­la­bo­ra­ti­on mit dem Insti­tut für Mikro­bio­lo­gie Inns­bruck (J. Ascher-Jen­ull, C. Garm­si­ri, H. Insam) und vie­len wei­te­ren Inter­Na­tio­na­len Part­nern, erforscht Schnitt­stel­len – Inter­faces – zwi­schen Bak­te­ri­en und Mensch. Das FWF-Pro­jekt beschäf­tigt sich mit Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen Mensch und leben­den Mate­ria­li­en, mit dem Ziel, eine inter­ak­ti­ve Pro­to-Archi­tek­tur zu schaf­fen. Inter­ak­ti­on ange­regt durch mensch­li­che Emo­tio­nen und Wahr­neh­mung fin­det somit über ver­schie­de­ne Raum- und Zeit­ska­len hin­weg statt. Die­se asyn­chro­nen Aktio­nen zwi­schen Men­schen und Bak­te­ri­en wer­den durch eine Künst­li­che-Intel­li­genz-Schnitt­stel­le ver­mit­telt. Ver­än­de­run­gen in Far­be, Geruch, Bewe­gung und Wachs­tum der Bak­te­ri­en kön­nen so wahr­ge­nom­men werden.

KUNST als Uni­ver­sal­spra­che, um auf unse­re Super-Chal­len­ges auf­merk­sam zu machen

Die Kunst fas­zi­niert auch durch ihre – ihr ein­ge­räum­ten – Frei­heit. Die­se künst­le­ri­sche Frei­heit – auch zur (posi­ti­ven) Pro­vo­ka­ti­on – soll­te genutzt wer­den, um auf gra­vie­ren­de, unser aller Zukunft bestim­men­de Pro­ble­me auf­merk­sam zu machen. Der Kunst gelingt es auch, mit spek­ta­ku­lä­ren Wer­ken die Auf­merk­sam­keit der Öffent­lich­keit auf die Fas­zi­na­ti­on der Mikro­or­ga­nis­men zu len­ken, um unse­re mikro­biel­le Welt – in der wir leben – bes­ser zu ver­ste­hen und zu respek­tie­ren und von ihr für unse­re gemein­sa­me Zukunft zu ler­nen und zu profitieren.

„Nichts ist mög­lich ohne sie.  Alles wäre mög­lich ohne uns“  Zitat H. Insam

MIKRO­OR­GA­NIS­MEN als GAME-CHAN­GER

Die Uni­ver­sal­ge­nies Mikro­or­ga­nis­men kön­nen nicht nur anthro­po­ge­ne „Wun­den hei­len“ (z.B. Abfall­be­sei­ti­gung, Abwas­ser­rei­ni­gung), son­dern auch „Mate­ri­al für die Zukunft“ lie­fern: Lebens­mit­tel, Medi­ka­men­te, Grü­ne Ener­gie, Bio­werk­stof­fe wie z.B. Pilz­my­zel-basier­te Werk­stof­fe und Bioplastik.

Der Advent der mole­ku­la­ren Mikro­bio­lo­gie (1990ern) hat das Stu­di­um der Mikro­or­ga­nis­men der Öko­sys­te­me revo­lu­tio­niert. Mit den neu­en Tech­ni­ken ist es mög­lich, auch die nicht kul­ti­vier­ba­ren Mikro­or­ga­nis­men – bis zu 90 Pro­zent – zu stu­die­ren und das dar­aus gewon­ne­ne Wis­sen für die Bewäl­ti­gung der Drei Super-Chal­len­ges einzusetzen.

Wir haben also vie­le Tools und Trümp­fe in der Hand, um uns die Mikro­or­ga­nis­men als Game-Chan­ger zu Nut­ze zu machen. Es liegt an uns. „Nichts ist mög­lich ohne sie.  Alles wäre mög­lich ohne uns“ (Zitat H. Insam).

Die­ses Kon­zept war gene­rell der Fokus der heu­ri­gen Archi­tek­tur-Bien­na­le: How will we live together?

Mikro­or­ga­nis­men haben uns das Leben auf unse­rem Pla­ne­ten ermög­licht und haben das Poten­ti­al, auch als Archi­tek­ten unse­rer gemein­sa­men Zukunft zu agie­ren, im Ein­klang und mit Respekt.

Kurzportrait

Judith Ascher-Jen­ull ist Univ. Ass., Seni­or Sci­en­tist, am Insti­tut für Mikro­bio­lo­gie der Uni­ver­si­tät Inns­bruck und wis­sen­schaft­li­che Pro­jekt­mit­ar­bei­te­rin am Insti­tut für Archi­tek­tur an der Uni­ver­si­tät für Ange­wand­te Kunst Wien.

Sie absol­vier­te ihren Mas­ter in Mikro­bio­lo­gie an der Uni­ver­si­tät Inns­bruck, pro­mo­vier­te in Agrar­che­mie an der Uni­ver­si­tät Mai­land, und arbei­te­te 15 Jah­re als Post­Doc-Rese­ar­cher am Insti­tut für Boden­kun­de und Pflan­zen­er­näh­rung an der Uni­ver­si­tät Flo­renz. Seit 2014 ist sie Chef­re­dak­teu­rin der Fach­zeit­schrift App­lied Soil Ecology.

Heu­te liegt ihr For­schungs­schwer­punkt in der mole­ku­la­ren Mikro­bio­lo­gie, um Boden und Tot­holz – auch im Kon­text des Kli­ma­wan­dels – zu unter­su­chen. Neben Grund­la­gen­for­schung mit Fokus auf extra­zel­lu­lä­re Umwelt-DNA und mikro­biel­lem Res­sour­cen­ma­nage­ment gilt ihre Pas­si­on der Kom­bi­na­ti­on von Wis­sen­schaft & Kunst, der sie auch in aktu­el­len Pro­jek­ten, sowohl an der LFU Inns­bruck als auch an der Ange­wand­ten Wien, mit Inter­Na­tio­na­len Kol­la­bo­ra­ti­ons­part­nern nach­ge­hen darf.

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