uni'wissen 02-2012

Sie sind klein, ihre Namen klingen kompliziert – und sie sind bedeutend für die Umwelt: die Enzyme Nitrogenase und Distickstoffmonoxid- Reduktase. In der Natur kommen sie in hoch spezialisierten Mikroorganismen vor. Die Nitro- genase sorgt dafür, dass Stickstoff (N2) aus der Luft in eine fixierte Form umgewandelt wird. Damit wird er für Pflanzen, deren Wachstum von N2 abhängt, verfügbar. Stickstoff zählt zu den Grundbausteinen des Lebens und macht fast 80 Prozent der Atemluft aus. Durch seine Stabilität ist das Gasmolekül jedoch chemisch nur sehr schwer zu knacken und deshalb in der industriellen Landwirtschaft eine knappe Ressource. Aus diesem Grund wird künstlicher Stickstoffdünger eingesetzt, um das Wachstum der Pflanzen zu unterstützen. Dessen technische Herstellung im so genannten Haber-Bosch-Verfahren verbraucht bei der derzeitigen Produktionsmenge etwa ein Prozent der gesamten global produzierten Energie. Das Enzym Distickstoffmonoxid-Reduktase hingegen spaltet das klimaschädliche Gas Distick- stoffmonoxid (N2O), auch Lachgas genannt, das unter anderem beim Abbau von stickstoffhaltigem Dünger durch Bodenbakterien entsteht – einem Prozess, bei dem aus gedüngten Ackerflächen große Mengen an N2O freigesetzt werden. N2O trägt zum Abbau der Ozonschicht und zum Treib- hauseffekt bei und ist für das Klima das vermut- lich kritischste Gas des 21. Jahrhunderts. Es bleibt zudem für 120 Jahre in der Atmosphäre erhalten. Da also natürlicher Stickstoff nicht in ausreichender Menge vorhanden ist, wird in der Landwirtschaft mehr industrieller Dünger einge- setzt, wodurch wiederum mehr N2O freigesetzt wird. Diesen für die Umwelt problematischen Zusammenhang will Prof. Dr. Oliver Einsle, Bio- chemiker an der Universität Freiburg, auflösen: Er untersucht die Enzyme Nitrogenase und Distickstoffmonoxid-Reduktase, um einerseits „Wir müssen zunächst die grundlegenden Eigenschaften und Funktionen der Enzyme vollständig verstehen, auch wenn das Zeit benötigt“ 17

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