UFZ-Newsletter Mai 2015

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ UFZ-Newsletter | Mai 2015 7 Nachwuchswissenschaftlerin: Dr. Gal Schkolnik Depts. Umweltmikrobiologie und isotopenbiogeochemie e-mail: gal.schkolnik@ufz.de lichen Quellen wie Böden befinden. „Wir müssen sie nicht extra kultivieren, sondern können in das abwasserbecken eine Elek- trode einführen, die von den elektroaktiven Bakterien besiedelt wird“, sagt sie. Doch von den Prozessen ist vieles noch nicht im Detail erforscht und in der Wissen- schaft auch noch umstritten. Wie bewegen und orientieren sich die Bakterien? Wie genau werden die Elektronen transportiert? Welche Mechanismen und Moleküle im Bakterium sind dafür verantwortlich, die Elektronen weiterzuleiten? Was passiert, wenn sich ein Biofilm mit Bakterien an einer Elektrode bildet und wie kann man diesen Prozess steuern? antworten darauf sollen Gal Schkolnik die neuen Hightech-Geräte liefern, die ihr durch ProViS nun zur Verfü- gung stehen. „ich möchte Methoden entwi- ckeln, wie sich Proben des Biofilms vorberei- ten lassen und wie man diese anschließend korrelativ in verschiedenen Mikroskopen untersuchen kann“, sagt sie. Die auswahl bei ProViS ist dafür groß und einzigartig: im Raman-Mikroskop will Schkolnik zum Beispiel mehr über die chemische Zusam- mensetzung des Biofilms erfahren. Über das Heliumionenmikroskop wird sie vor allem strukturelle informationen sammeln, z.B. wie die Bakterien und der Biofilm aufgebaut sind. Und dank der NanoSiMS kann sie durch markierte isotope verfolgen, wie die Bakterien ihre Nahrung verarbeiten. „Diese informationen werden mir ein klareres Bild der Struktur, der inhalte und der aktivitäten im Biofilm geben“, erläutert die Wissen- schaftlerin. ihr erster Schritt wird nun aber erst einmal sein, sich in die Vorbereitungs- und Mess- Es ist eine faszinierende Vorstellung, dass Bakterien nicht nur abwasser reinigen kön- nen, sondern auch Strom erzeugen. Damit ließe sich zum Beispiel bei Kläranlagen, die viel Energie für aufwendige Belüftungstech- niken benötigen, Strom sparen. Die gleichen Bakterien spielen außerdem eine wichtige Rolle in globalen Stoffkreisläufen im Boden und in der Tiefsee. ihre Bedeutung und ihr Potenzial sind also kaum zu übersehen, trotzdem sind sie noch zu großen Teilen unerforscht. Eine Wissenschaftlerin, die sich mithilfe der neuen ProViS-Technik (siehe Titelthema) auf die Spur dieser elektroaktiven Bakterien macht, ist Dr. Gal Schkolnik. Die 38-jährige Chemikerin, die an der Universität Tel aviv und dem renommierten Weizmann-institut der Wissenschaften in Rehovot studierte und anschließend an der TU Berlin pro- movierte, forscht seit Oktober 2014 als Stipendiatin des Helmholtz-Postdoktoran- denprogramms am UFZ. 300.000 Euro stehen ihr zur Verfügung, um ihre Unter- suchungen an der Schnittstelle von ProViS und der UFZ-Nachwuchsgruppe Mikrobielle Bioelektrokatalyse & Bioelektrotechnologie in den nächsten drei Jahren voranzutreiben. im Mittelpunkt der arbeit von Gal Schkolnik steht das Bakterium Shewanella. Es gehört zu den anaerob lebenden elektroaktiven Bakterien. „Diese können sich an Elektro- den ansiedeln und dann Elektronen weiter- leiten, so dass ein elektrischer Strom fließt“, erklärt Schkolnik. Von Vorteil sei, dass sich diese und andere elektroaktive Bakterien bereits im abwasser und anderen natür- geräte einzuarbeiten, um die Methoden für die Präparation der Proben zu entwickeln. Das birgt für sie noch so manche Tücke: „Die Bakterien sind lebendige Wesen, die machen, was sie wollen und verhalten sich komplizierter und damit ganz anders als Chemikalien“, sagt sie. Den Spaß und die Freude an der wissenschaftlichen arbeit lässt sie sich deswegen aber natürlich nicht nehmen, ganz im Gegenteil: „Lebewesen zu erforschen und ihnen zum Beispiel unter dem Mikroskop zuzuschauen, wie sie sich bewegen, ist toll“, sagt sie. Die Shewanella- Bakterien beispielsweise ähnelten „Erd- nussflips mit Schweineschwänzchen“, die in verschiedene Richtungen schwimmen könnten. Dass sie nun mit der ProViS- Technik die Mikroorganismen bis tief in die Zellen erforschen könne, mache ihre arbeit zum Traumjob, freut sie sich. Nicht so sehr ins Gewicht fällt für sie, dass sie damit die nächsten Jahre weiterhin von ihrem Wohnort Berlin nach Leipzig pendeln muss. Gedanken darüber, wie und wo sie ihre Wissenschaftskarriere fortsetzen wird, will sich Gal Scholknik keine machen: „Die beste Stelle ist die, die ich im Moment finden kann, und dafür gebe ich alles“. alles Weitere werde man sehen. Ein Erfolgsrezept, das bei ihr bislang immer bestens funktio- niert hat. Benjamin Haerdle wie schaffen es die Bakterien, elektrischen strom zu leiten? Dieser Frage geht die stipen- diatin des Helmholtz-Postdoktorandenpro- gramms gal schkolnik seit Oktober 2014 am UFZ nach. Die Technologieplattform ProVIs bietet ihr dazu hervorragende Möglichkeiten. (Foto: André Künzelmann, UFZ) elekTroAkTiVe BAkTerieN UNTer Der lUpe U F Z - N A c h W U c h S W i S S e N S c h A F T l e r i N Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ UFZ-Newsletter | Mai 20157

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