Uni-Journal Jena November 2014

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Forschung
Schwimmen unter Wasser
Bewegungsforscher entwickeln Prototypen zur Strömungsvisualisierung
Mikroben als Umweltsanierer
Bakterien produzieren Enzyme zum Abbau giftiger Chlorverbindungen
Tetrachlorethen ist ein krebs-
erregendes Umweltgift. Mehr
als 100 000 Tonnen der Che-
mikalie, die unter anderem
in der Textilreinigung zum
Einsatz kommt, fallen Jahr
für Jahr weltweit an. Und
das ist ein Problem: Denn
Tetrachlorethen reichert sich
im Boden und Grundwasser
an. „Von dort ist der Weg
nicht weit in die menschliche
Nahrungskette“, sagt Dr. Tors-
ten Schubert. Daher sei es
dringend notwendig, Metho-
den zu entwickeln, chlorierte
Schadstoffe zu entgiften, so
der Mikrobiologe.
Beim Abbau chlorierter
Kohlenwasserstoffe in der
Umwelt könnten Mikroorga-
nismen eine wichtige Rolle spielen. „Es
gibt Bakterien, die in Abwesenheit von
SauerstoffTetrachlorethen entgiften kön-
nen“, weiß Schubert. Allerdings werden
solche Mikroben bislang nur selten für
die Sanierung genutzt. Denn: Sie lassen
sich nur schwer kultivieren und besitzen
häufig gleich mehrere dechlorierende
Enzyme mit ganz unterschiedlichen Sub-
stratspektren, was die Charakterisierung
dieser biologischen Katalysa-
toren erschwert.
Doch dem Team um Dr.
Schubert ist es jetzt gelun-
gen, Bakterien heranzu-
züchten, die entsprechende
Enzyme in Reinform produ-
zieren. Wie die Forscher in
der Fachzeitschrift „Applied
and Environmental Micro-
biology“ schreiben, haben
sie das ursprünglich nicht-de-
chlorierende Bakterium Shim-
wellia blattae dazu gebracht,
nicht nur ein funktionstüch-
tiges Tetrachlorethen-abbau-
endes Enzym sondern auch
Enzyme zum Abbau anderer
halogenierter Verbindungen
zu produzieren (DOI: 10.1128/
AEM.00881-14).
Damit, so die Forscher, liege nun eine
universelle Produktionsplattform vor, um
die Schadstoff-abbauenden Enzyme un-
abhängig von ihrem Ursprungsorganis-
mus charakterisieren zu können. US
50 m Rückenschwimmen in gut 23 Se-
kunden: Hill Taylor knackte bei einem
Uni-Wettbewerb 2011 den Weltrekord
– und wurde disqualifiziert. Er hatte die
Strecke vollständig unterWasser im Stile
eines Delphins zurückgelegt. Das war
zwar unheimlich schnell, verstieß aber
gegen die Regeln.
„Der undulatorische Schwimmstil,
bei dem sich der Körper wellenförmig
bewegt, ist eine der schnellsten Fortbe-
wegungsmöglichkeiten unter Wasser“,
erläutert Bewegungsforscher Dr. Ste-
fan Hochstein. Gemeinsam mit seinen
Kollegen hat er diese Schwimmtechnik
mit Unterstützung durch die Deutsche
Forschungsgemeinschaft (DFG) aus-
führlich erforscht und einen ersten Pro-
totypen zur Strömungsvisualisierung am
menschlichen Schwimmer fertiggestellt.
Damit können nun erstmals die Strö-
mungsfelder beim Schwimmen unter
Wasser gemessen und die Strömungen
sichtbar gemacht werden.
„ImWasser können wir während des
Schwimmens keine Kräfte messen“,
macht Hochstein deutlich. Und so wur-
den bisher die Strömungen nur durch
numerische Simulationen berechnet.
Die Jenaer Forscher können nun erst-
mals numerische und experimentelle
Berechnungen vergleichen.
Möglich macht das die neue Geräte-
kombination: Eine Hochgeschwindig-
keitskamera in einem wasserdichten Ge-
häuse mit einer auf LEDs basierenden
Beleuchtungseinheit. Für die Tests wer-
den kleine Kunststoffkügelchen mit der
gleichen Dichte wie Wasser ins Becken
geworfen, durch die sich der Schwim-
mer hindurchbewegt. Die Bewegung
dieser Kügelchen wird durch die Kamera
exakt aufgezeichnet und daraus werden
im Computer die Strömungsfelder sicht-
bar gemacht und berechnet. AB
WinzigeKügelchen
imWassermachen
dieStrömungbeim
Schwimmensichtbar.
Kontakt:
Dr.StefanHochstein
Tel.:03641/945709
E
de
Foto:J.Scheere
Foto:KasperDr.TorstenSchubertuntersuchtBakterien,diesichunterLuftabschluss
vermehren.IhreSchadstoff-abbauendenEnzymewollenderMikrobio-
logeundseinTeamjetztumfassendcharakterisieren.
Kontakt:
Dr.TorstenSchubert
Tel.:03641/949349
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