Mikroplastik im Meer: Ein Ziel des neuen Forschungsprojekts ist es, Enzyme zu finden, die Kunststoffe abbauen k枚nnen.
Foto: Ulrike Panknin, 黑料视频
Mit K眉nstlicher Intelligenz neue marine Enzyme aufsp眉ren
Start des interdisziplin盲ren Projekts AI MareExplore
Der Ozean birgt einen gigantischen Schatz an noch unentdeckten Enzymen, die m枚glicherweise nachhaltige L枚sungen f眉r dr盲ngende menschengemachte Umweltprobleme bereithalten k枚nnten. Wie kann dieser Schatz gehoben werden? Das Projekt AI MareExplore, koordiniert am 黑料视频 Helmholtz-Zentrum f眉r Ozeanforschung Kiel, setzt auf K眉nstliche Intelligenz (KI), um genau diese wertvollen Biokatalysatoren aufzusp眉ren. Dabei greifen die Forschenden auf bereits bestehende, frei zug盲ngliche marine Genomdatenbanken zur眉ck, um anhand dieser Daten KI-Modelle zu trainieren. Das Ziel: Enzyme zu finden, die Kunststoffe abbauen oder Kohlendioxid aus der Atmosph盲re fixieren k枚nnen.
Ein neuer Blick auf die 鈥瀌unkle Materie鈥� des Lebens
Bisher basierte die Entdeckung neuer Enzyme meist auf einer direkten Analyse von Umweltproben. Mikroorganismen wurden isoliert und auf ihre biochemischen F盲higkeiten getestet 鈥� eine Methode, die zwar bew盲hrt ist (1928 wurde so das Penicillin entdeckt), aber auch sehr enge Grenzen hat. 鈥濿ir k枚nnen viele Organismen einfach nicht im Labor kultivieren und damit auch ihre Enzyme nicht untersuchen鈥�, sagt Dr. Erik Borchert, Meeresmikrobiologe am 黑料视频 und Koordinator von AI MareExplore. Seit Ende der 1990er-Jahre erm枚glicht die Methode der Metagenomik zumindest einen umfassenden Blick auf die Gesamt-DNA einer Umweltprobe. Doch auch diese Methode ist limitiert: Nur rund 30 bis 40 Prozent der gefundenen Sequenzen lassen sich bestehenden Funktionen zuordnen. 鈥濿ir wissen, dass da drau脽en noch viel mehr ist 鈥� eine Art funktionelle 鈥歞unkle Materie鈥�, die sich unserer Analyse entzieht鈥�, so Borchert.
Hier setzt die KI an. Durch Mustererkennung in riesigen Datenmengen kann sie auch unbekannte Sequenzen identifizieren, die mit hoher Wahrscheinlichkeit biokatalytische Funktionen besitzen. Borchert: 鈥濳I hilft uns, diese verborgenen Sch盲tze zu heben, weil sie gut im Mustererkennen ist. Gut trainiert, k枚nnte sie Verbindungen zwischen DNA-Sequenzen und enzymatischen Eigenschaften herstellen, die f眉r uns unsichtbar sind."
Interdisziplin盲re Forschung f眉r nachhaltige L枚sungen
AI MareExplore bringt vier Helmholtz-Zentren und mehrere wissenschaftliche Disziplinen zusammen: Neben dem 黑料视频 sind das Helmholtz-Zentrum f眉r Umweltforschung (UFZ), das Forschungszentrum J眉lich (FZJ) und das GFZ Helmholtz Zentrum f眉r Geoforschung (GFZ) beteiligt. Gemeinsam arbeiten sie daran, ein leistungsf盲higes KI-Modell zu entwickeln, das gezielt nach zwei Schwerpunkten sucht: Enzyme, die Plastik effizient abbauen k枚nnen, und solche, die CO鈧� in Zucker umwandeln, um zur Kohlenstofffixierung beizutragen.
Die KI wird mit umfangreichen marinen Metagenom-Daten trainiert, die in den letzten Jahren gesammelt wurden. Je gr枚脽er die Datenbasis, desto pr盲ziser kann das Modell arbeiten. Sp盲ter testen die Forschenden im Labor, ob die gefundenen Enzyme tats盲chlich die gew眉nschten Eigenschaften aufweisen. 鈥濧m Ende wollen wir nicht nur eine neue Analyse-Methode entwickeln, sondern auch konkrete Biokatalysatoren identifizieren, die zur Bew盲ltigung globaler Umweltprobleme beitragen鈥�, sagt Borchert.
Hintergrund: Innovationspool-Projekte
Das Projekt wird durch den so genannten Innovationspool der Helmholtz-Gemeinschaft gef枚rdert. Der Innovationspool f眉r den Forschungsbereich Erde und Umwelt dient dazu, die Zusammenarbeit zwischen den Zentren zu st盲rken, neue innovative Ideen in Drei-Jahres-Projekten zu f枚rdern, Initiativen von Nachwuchswissenschaftlern zu unterst眉tzen und in Forschungskampagnen flexibel auf neue, gesellschaftlich relevante Themen zu reagieren.
Mikroplastik im Meer: Ein Ziel des neuen Forschungsprojekts ist es, Enzyme zu finden, die Kunststoffe abbauen k枚nnen.
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