Mikroorganismen
Aus Wissen gegen Minen
Die Ausführungen auf dieser Seite sind stark angelehnt an "Alternatives of Landmine Detection" Jacqueline MacDonald et.al, RAND report, ISBN 0-8330-3301-8, Document Number: MR-1608-OSTP, Year: 2003. Für die Verwendung der englischen Fassung liegt die Erlaubnis von RAND vor.
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Bakterium
Bakterien sind spezielle Mikroorganismen. In verschiedenen wissenschaftlichen Projekten wurden sie auf ihre Eignung zur Detektion von Sprengstoffen hin untersucht.
Beschreibung
Während der neunziger Jahre führten Forscher eine Untersuchung eines Bakteriums durch, das in Anwesenheit von TNT fluoresziert (sehen Sie Anhang R und Kercel et al., 1997). Ein regelndes Protein im Bakterium erkennt die Form des TNT Moleküls und fluoresziert, wann immer das Molekül anwesend ist (siehe Tabelle 2.7). Prinzipiell würde ein bakterieller Minendetektionsprozeß bedeuten, dass das Bakterium auf das minenverseuchte Gebiet zu sprühen wäre, eventeull mit einem luftgestützten System. Das Bakterium würde einige Stunden lang wachsen. Dann würde eine Suchmannschaft zur Suche nach fluoreszierenden Stellen zurückkommen. Die Suche könnte entweder durch ein luftgestütztes System oder mit einem Handfluoreszenzdetektor durchgeführt werden.
Ein einzelner Feldversuch mit solch einem Bakterium wurde durchgeführt. Fünf Ziele, die von 4 Unzen bis 10 Pfund (100 g bis 5 Kilogramm) TNT enthielten, wurden in einen Viertel-Morgen großen Testfeld ausgelegt. Das Bakterium ermittelte alle fünf Ziele, aber es gab auch zwei falsche Warnungen. Aufbauend auf diesem einzigen Feldversuch ist es nicht möglich, die niedrigste Konzentration des Explosivstoffs festzulegen, welche das Bakterium zuverlässig aufspüren kann.
Stärken
Wie chemische Sensoren kann das Bakterium genutzt werden, um hochspezialisiert spezifische Explosivstoffe aufzuspüren. Das regelnde Protein, das das Bakterium veranläßt zu fluoreszieren, erkennt nur TNT und strukturell ähnliche Moleküle. So bietet diese Methode das Potential, falsche Warnungen von vergrabenen Objekten zu verringern. Ein zusätzlicher Vorteil ist, daß ein großer Bereich in einer verhältnismäßig kurzen Zeit untersucht kann. Theoretisch sollten die Stückkosten dieser Methode umso kleiner sein, je größer der Suchbereichs ist.
Beschränkungen
Die wenigen bisher durchgeführten Untersuchungen haben mögliche Klimabeschränkungen dieser Methode aufgedeckt. Das Bakterium ist für Klimabedingungen in hohem Grade empfindlich. Die vorhandene Eigenschaft TNT zu lokalisieren kann nicht bei extremen Temperaturen genutzt werden. Zusätzlich arbeitet die Methode nur im feuchten Boden, weil trockener Boden das Bakterium schnell aufsaugt. Eine andere Beschränkung ist, daß das Potential für falsche Warnungen unbekannt ist. Z.B. können die zwei falschen Warnungen im einzigen Test durch Verteilung des Explosivstoffes weg von den Zielen oder von irgendeiner anderer Chemikalie in der Umgebung herrühren, die ein floureszierendes Signal auslöste. Ein zusätzliches Problem in den experimentellen Versuchen war, daß der Fluoreszenzdetektor einige der Signale des Bakteriums nicht empfing. Schließlich wird das Leistungspotential dieser Methode durch das Verhalten und den Transport der Explosivstoffe im Boden unter der Oberfläche begrenzt. Wenn die Explosivstoffe weg von der Mine abwandern, dann kann das bakterielle Signal in einem Abstand von der Mine auftreten. Zusätzlich zu diesen funktionalen Beschränkungen können öffentliche Diskussionen über das Ausbringen der genetisch veränderten Organismen in die Natur die Anwendung des Bakteriums als Minensuchgerät begrenzen.
Zusammenfassende Auswertung
Das Potential für das Verwenden des Bakteriums in der Minensuche ist bisher ungetestet, außer bei einem einzelnen Feldversuch, der in Anhang R beschrieben wird. Nichtsdestoweniger wird es weitere Untersuchung so lange geben, bis eindeutige Entscheidungspunkte für oder gegen eine Nutzung dieser Technik gefunden werden. Wenn die Forschung z. B. zeigt, dass Klimafaktoren (wie Feuchtigkeit und Temperatur) den Einsatz des Bakteriums nur auf ideales Klima beschränken, dann könnten die Untersuchungen gestoppt werden, es sei denn es können veränderte Varianten gezüchtet werden, die diese Beschränkungen überwinden.
Presse und weiterführende Literatur
"Schnüffelnde Hefezellen" - Redaktioneller Artikel aus Tübingen (ND), ND, 12./13.5.07, S.23.
Der Bericht aus der Universität Tübingen (Dr. Tassula Proikas-Cezanne) und der Temple University School of Medicine in Philadelphia (Danny N. Dhanasekaran) wertet ein Projekt zum Einsatz von Riechrezeptoren der Ratte und Zellen der Bäckerhefe als Signalwege (grüne Fluoreszenz) aus. So kann der Rattenrezeptor Olfr226 den Sprengstoff 2,4-Dinitrotoluol (DNT), einen Nachbar von TNT, identifizieren. Ziel der Verfahrensentwicklung ist das Aufbringen von Hefezellen und den Einsatz in Detektionsgeräten bis hin zum losgelösten Einsatz der Riechzellen.
Originalartikel: Siehe die Fachzeitschrift "Nature Chemical Biology" doi:10.1038/nchembio882 (Online-Veröffentlichung), Abstract, Figures and schemas.
Siehe auch den folgenden Artikel über Pflanzenarten, die zur Minendetection harangezogen werden können. "Eine internationale Forschergruppe um Detlef Weigel vom Tübinger Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie hat auf diese Frage jetzt eine Antwort gefunden. Ihre Ergebnisse stellen die Wissenschaftler jetzt im US-Fachblatt »Science« (Bd. 317, S. 338) vor. " (Quelle Martin Koch, ND 4.8.2007) http://www.nd-online.de/funkprint.asp?AID=114025&IDC=30&DB=,
