Plastikfressende Bakterien aus dem Meer?
Die Biologiestudentinnen Tessa Marquardt und Maria Oelke haben sich damit beschäftigt, ob und wie Kunststoff abbaubar ist und dafür interessante Studien gefunden
In unserem täglichen Leben haben wir viel, was aus Kunststoff besteht. Es umgibt uns überall. So stehen wir auf, putzen uns mit der Zahnbürste die Zähne, essen etwas, was in Kunststoff verpackt ist, nehmen ein Pausenbrot in einer Plastikbox mit für den Tag, lesen vielleicht diesen Artikel am Handy, tragen einen Pulli aus Kunststofffasern und trinken Saft aus einer Plastikflasche. In all diesen Alltagsgegenständen ist Kunststoff enthalten. Vieles davon wird irgendwann entsorgt und landet im Müll… Später vielleicht auch in unserer Umwelt.
Während die lange Haltbarkeit von Plastik und seine robusten Eigenschaften uns im Alltag nützen, stellen gerade diese ein massives Problem für unsere Umwelt dar.
Schätzungen gehen davon aus, dass zwischen 1950 und 2015 insgesamt bereits 6.300 Millionen Tonnen Plastikmüll angefallen sind und dass bereits viele Millionen Tonnen an Kunststoffpartikeln ins Meer gelangten (Hachisuka et al., 2023).
Nachweisbar ist die Plastikverschmutzung unserer Meere von den Küstengewässern bis ins offene Meer. Sie reicht von der Wasseroberfläche bis in die Tiefseegräben. Selbst in sehr abgelegen Gebieten, wie der Arktis oder dem Südpazifik ist mittlerweile Plastik nachweisbar (GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel).
Die Umweltverschmutzung mit Plastik gehört somit zu einem der bedeutendsten Umweltprobleme unserer heutigen Zeit.
Biologisch abbaubare Kunststoffe als umweltfreundliche Lösung?
Die meisten konventionellen Kunststoffverbindungen können in der Natur nicht zersetzt werden. Eine umweltfreundlichere Alternative stellen hier die sogenannten biologisch abbaubaren Kunststoffe dar. Diese Kunststoffe können unter bestimmten Bedingungen wieder zersetzt werden und bleiben damit nicht als dauerhafter Müll erhalten.
Die Zersetzung erfolgt durch Mikroorganismen wie Bakterien, also mikroskopisch kleinen einzelligen Lebewesen, die überall auf der Erde vorkommen.
Wie man sieht, tragen Bakterien, obwohl sie mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, eine Schlüsselaufgabe in der Bekämpfung dieses Umweltproblems.
Ein möglicher biologisch abbaubarer Kunststoff ist Polyhydroxyalkanoate, kurz PHA, welcher von Mikroorganismen selbst hergestellt wird und später von anderen Bakterien wieder zersetzt werden kann.
PHA ist robust und wasserunlöslich. Durch diese Eigenschaften eignet es sich für verschiedene Anwendungen, zum Beispiel als Verpackungsmaterial. Aber auch in der Medizin findet es Anwendung. (Koller, Heeney und Mukherjee, 2025)
Wie gut wird PHA im Meer abgebaut?
Ob PHA im Meerwasser von Bakterien wirklich abgebaut werden kann, und wenn ja, welche Bakterienarten daran beteiligt sind, versuchte ein japanisches Wissenschaftler:innenteam, bestehend aus acht Leuten vom „Tokyo Institute of Technology” und einer Person vom „Shizuoka Prefectural Research Institute of Fishery and Ocean”, zusammen in der im Jahr 2023 erschienen Studie zu klären.
Woher kommen die Wasserproben?
Für ihre Studie sammelten die Forschenden Meerwasserproben aus zwei verschiedenen Tiefen der Suruga-Bucht in Japan: einmal oberflächennahes Wasser aus etwa 24 Metern Tiefe und Tiefenwasser aus etwa 397 Metern Tiefe.
Diese beiden Orte unterscheiden sich stark voneinander. Das Wasser nahe der Oberfläche ist warm und von Sonnenlicht beeinflusst. Das Tiefenwasser hat nur etwa 10 °C und ist damit deutlich kälter als das oberflächennahe Wasser. Zudem bekommt es kein Sonnenlicht mehr ab. Durch diese unterschiedlichen Lebensbedingungen sind in beiden Wasserschichten teilweise unterschiedliche Mikroorganismen zu finden.
Mithilfe dieser Wasserproben versuchten die Forschenden herauszufinden, ob dort Bakterien leben, die PHA abbauen können.
Wird PHA wirklich von Bakterien im Meerwasser abgebaut?
Im Labor isolierten die Forschenden Bakterien aus diesen Wasserproben und ließen sie auf Nährmedien in Petrischalen wachsen. Es bildeten sich Bakterienkolonien, also Gruppen von gleichen Bakterien, die dicht zusammen wachsen.
Zu den isolierten Bakterien gaben die Forschenden PHA und beobachteten, ob sich der Kunststoff verändert. Bauten die Bakterien das PHA ab, entstanden sichtbare klare Zonen um die Bakterienkolonien herum. Dies ist ein Hinweis darauf, dass hier das PHA zersetzt wurde.
Die Ergebnisse der Wissenschaftler:innen waren dabei eindeutig! In den Proben aus der Suruga-Bucht konnten zahlreiche Bakterien gefunden werden, die PHA abbauen können. Insgesamt fanden die Forschenden 91 verschiedene Bakterienstämme, also 91 unterschiedliche Varianten von Bakterien, die den Kunststoff zersetzen konnten.
Somit zeigen uns die Ergebnisse der Studie, dass im Meer tatsächlich Mikroorganismen existieren, die biologisch abbaubare Kunststoffe wie PHA abbauen können.
Welche Bakterien sind dafür verantwortlich?
Die Forschenden untersuchten die Erbinformation, also die DNA der gefundenen Bakterien genauer, um herauszufinden, zu welchen Gruppen sie gehören. Die vorher gefundenen Bakterienstämme, die PHA abbauen, konnten so fünf verschiedenen Bakteriengattungen zugeordnet werden. Die Bakterien innerhalb derselben Gattung sind sich dabei jeweils ähnlich. Besonders spannend war, dass zwei dieser Bakteriengattungen, zuvor noch nicht als PHA-abbauende Meeresbakterien bekannt waren. Diese Studie hat also neue mögliche „Plastik-Abbauer“ im Meer entdeckt. Des Weiteren zeigte sich, dass einige Bakterien nur unter bestimmten Bedingungen gut arbeiten. Eine dieser fünf Bakteriengruppen konnte zum Beispiel nicht bei 10 °C wachsen. Das erklärt, warum diese nur im wärmeren Oberflächenwasser gefunden wurden, nicht aber im kalten Tiefenwasser.
Warum sind diese Ergebnisse wichtig?
Diese Studie zeigt uns, dass biologisch abbaubare Kunststoffe wie PHA tatsächlich von Bakterien zersetzt werden können.
Dieses Wissen ist besonders wichtig, wenn nach umweltfreundlicheren Alternativen zu herkömmlichem Plastik gesucht wird, zum Beispiel für Verpackungen, Einwegprodukte oder bei anderen Materialien, die in die Umwelt gelangen könnten.
Für die Zukunft hat diese Forschung großes Potenzial. Imaginieren wir nun, was für die Zukunft vorstellbar wäre, so denken wir zum Beispiel an eine Art "Komposter", der zur Zersetzung des Mülls entwickelt werden könnte, als Alternative zur Verbrennung. Momentan ist das ein Zukunftstraum, aber wir sind gespannt, wie sich die weitere Forschung entwickelt.
Die Studie, auf die sich der Artikel bezieht:
- https://doi.org/10.1128/aem.01488-23
Hachisuka, S.-I. et al. (2023) „Isolation and characterization of polyhydroxyalkanoate-degrading bacteria in seawater at two different depths from Suruga Bay“, Applied and Environmental Microbiology. Herausgegeben von P.I. Nikel, 89(11), S. e01488-23.
Quellen, um in das Thema einzutauchen
Autorin / Autor: Tessa Marquardt und Maria Oelke - Stand: 19. März 2026