Frau Tasdemir, Seegras gilt vielen als störendes „Unterwasser-Unkraut“. Warum ist es in Wahrheit so wichtig?

Deniz Tasdemir Das ist tatsächlich ein großes Missverständnis. Viele Menschen finden Seegras nervig – besonders beim Schwimmen. Früher ging es mir ehrlich gesagt ähnlich. Heute wissen wir, dass Seegräser kein Unkraut, sondern Schätze für die Ozeane und für uns Menschen sind. Sie reinigen Wasser, speichern enorme Mengen CO₂, produzieren Sauerstoff und bieten Lebensraum für unzählige Tiere. Deshalb nennen wir sie die „Lungen der Meere“ oder den „Amazonas der Ozeane“. Zum Glück wächst inzwischen das öffentliche Bewusstsein für ihre Bedeutung.

Wie sind Sie persönlich zum Seegras gekommen, wenn Sie es lange nur als Störenfried empfunden haben?

Ich bin urprünglich Pharmazeutin und habe mich zuerst auf die Chemie von Landpflanzen spezialisiert. Gegen Ende meiner Promotion verliebte ich mich in Meeresorganismen und war eine Zeit lang regelrecht besessen von Meeresschwämmen. Später wandte ich mich Meerespflanzen zu – und die Seegräser haben sofort mein Interesse geweckt. Sie sind die einzigen echten Pflanzen mit Wurzeln und Blüten, die vollständig im Meer leben. Ihre Vorfahren wanderten einst aus dem Meer an Land und kehrten später wieder ins Meer zurück. Sie mussten sich also mehrfach an völlig neue Umweltbedingungen wie den Salzgehalt anpassen, gewannen neue Gene für verschiedene Funktionen und verloren gleichzeitig viele andere.

Deniz Tasdemir, Geomar

Und wie entstand die Idee, dass die Chemie des Seegrases antibiotische Eigenschaften besitzen könnte?

Der Ausgangspunkt war eine Studie einer Forschungsgruppe der Cornell University aus dem Jahr 2017. Die Wissenschaftler:innen untersuchten verschmutzte Küstengewässer in Indonesien, wo es kaum funktionierende Abwassersysteme gibt. Sie verglichen Wasserproben aus Seegraswiesen mit Proben aus benachbarten sandigen Bereichen ohne Seegras. Das Ergebnis war bemerkenswert: Dort, wo Seegras wuchs, fanden sie etwa 50 bis 65 Prozent weniger Krankheitserreger im Meerwasser. Das galt sowohl für Krankheitserreger bei Menschen als auch für Erreger, die Fische oder Korallen befallen. (Anm. d. Red.: Krankheitserreger sind Mikroorganismen oder Partikel, die Infektionen und Krankheiten bei Menschen, Tieren oder Pflanzen auslösen.) Später wurden ähnliche Effekte im Mittelmeer, im Südchinesischen Meer und bei uns hier in der Ostsee beobachtet. Überall zeigte sich: Wo Seegras vorhanden ist, ist das Wasser in seiner Umgebung deutlich sauberer. Als Chemikerin habe ich mich sofort gefragt, welcher biologische oder chemische Mechanismus dahinterstecken könnte.

Und welcher könnte es sein?

Einerseits verlangsamen Seegraswiesen die Wasserbewegung. Dadurch werden Partikel, an denen Krankheitserreger haften, eingefangen und schneller im Sediment abgelagert. Seegras kann die Strömungsgeschwindigkeit und Meeresströmungen um bis zu 40 Prozent reduzieren und dämpft außerdem Wellen. Dadurch wird die Verbreitung von Schadstoffen reduziert.

Andererseits vermuteten wir einen chemischen Mechanismus. Wir haben uns gefragt: Können Seegräser oder ihr Mikrobiom Stoffe produzieren und freisetzen, die Krankheitserreger im umgebenden Meerwasser hemmen? Deshalb wird zunächst das Mikrobiom des Seegrases untersucht. Jede biologische Oberfläche in der Natur ist von Mikroorganismen besiedelt – auch der menschliche Körper. Milliarden von Bakterien und Pilzen leben auf unserer Haut und in unserem Darm. Ohne dieses Mikrobiom könnten wir nicht überleben. Dasselbe gilt für Seegras. Wir haben Hunderte Mikroorganismen von den Oberflächen und aus dem Gewebe des Gewöhnlichen Seegrases in der Ostsee isoliert …

 … und anschließend analysiert?

Genau. Wir haben getestet, ob diese Mikroben Krankheitserreger abtöten können – beispielsweise wassergebundene Bakterien wie Vibrionen sowie menschliche, Fisch- oder Korallenpathogene. Die Ergebnisse waren erstaunlich: Einige der isolierten Mikroorganismen erwiesen sich in Labortests als deutlich wirksamer als kommerzielle Antibiotika – teilweise drei- bis viermal stärker. Und dabei handelte es sich noch nicht einmal um gereinigte Wirkstoffe, sondern lediglich um Rohextrakte dieser Mikroorganismen.

Unsere chemischen Analysen haben zudem gezeigt, dass sich in diesen Organismen zahlreiche bislang unbekannte antibiotische Substanzen verbergen könnten. Die Mikroorganismen auf der Oberfläche des Seegrases waren auch deutlich wirksamer als jene aus dem Inneren der Pflanze. Das ergibt biologisch Sinn: Ihre Aufgabe besteht vermutlich darin, die Pflanze gegen schädliche Keime zu schützen.

Produziert Seegras darüber hinaus auch selbst antibakterielle Stoffe?

Ja. Im Sommer, wenn sich das Wasser erwärmt, vermehren sich viele Krankheitserreger deutlich schneller – darunter auch Fäkalbakterien und Vibrionen-Arten, die für Menschen gefährlich werden können. Wir haben Wasserproben an vielen verschiedenen Orten und zu unterschiedlichen Jahreszeiten in der Ostsee genommen, sowohl direkt über Seegraswiesen als auch an benachbarten Kontrollstandorten ohne Seegras. Wir konnten zeigen, dass das Wasser über Seegraswiesen besonders hohe Mengen natürlicher Moleküle enthält, die als Flavonoide bekannt sind. Diese Pflanzenstoffe sind für ihre antibiotischen Eigenschaften gut bekannt. Vor allem in den Sommermonaten fanden wir außergewöhnlich hohe Konzentrationen dieser Flavonoide. Das bedeutet: Je höher die Belastung des Wassers mit Krankheitserregern, desto stärker fällt die chemische Abwehrreaktion des Seegrases aus.

Was macht diese Vibrionen so gefährlich?

Vibrionen gehören zum natürlichen Mikrobiom vieler Meeresgebiete. Durch steigende Meerestemperaturen vermehren sie sich jedoch im Sommer besonders stark, vor allem in der salzarmen Ostsee. Für gesunde Menschen ist das oft kein Problem. Gefährlich wird es vor allem für ältere oder immungeschwächte Personen. Wenn Menschen mit offenen Wunden in belastetes Wasser gehen oder Meerwasser schlucken, können diese Bakterien in den Körper gelangen und schwere Infektionen auslösen, die sogar tödlich sein können. Deshalb gibt es inzwischen in vielen Regionen Überwachungssysteme für Vibrionenbelastungen. Seegraswiesen könnten hier eine wichtige Rolle beim Schutz der Gesundheit der Bevölkerung übernehmen.

Menschen werden immer resistenter gegen gängige Antibiotika und benötigen dringend Alternativen. Könnten wir aus den antibiotischen Stoffen der Seegraswiesen Medikamente entwickeln?

Absolut. Die überwältigende Mehrheit aller Antibiotika stammt ursprünglich von natürlichen Mikroorganismen. Penicillin beispielsweise wurde aus einem Schimmelpilz gewonnen. Bislang wurde jedoch nur sehr wenig Forschung zu Wirkstoffen aus dem Meer betrieben, vor allem aufgrund mangelnder Finanzierung. Zudem stehen wir vor einem weiteren Problem: Die Pharmaindustrie hat sich in den vergangenen Jahrzehnten zunehmend aus der Antibiotikaforschung zurückgezogen. Die Entwicklung neuer Antibiotika ist teuer, zeitaufwendig, risikoreich und wirtschaftlich oft weniger attraktiv als etwa die Entwicklung von Krebsmedikamenten.

Wann könnte es den ersten  Prototyp  eines Seegras-Antibiotikums geben?

Unsere Forschung ist äußerst komplex und zeitintensiv. Zunächst müssen wir die vielversprechendsten Mikroorganismen mit starker antimikrobieller Wirkung identifizieren. Danach untersuchen wir ihre gesamte chemische Zusammensetzung, um herauszufinden, welche Stoffe für die beobachtete antibiotische Wirkung verantwortlich sein könnten.

Anschließend müssen wir diese Moleküle isolieren, ihren Wirkmechanismus verstehen und schließlich prüfen, ob sie für den Menschen wirksam und sicher sind. Dieser Prozess dauert häufig viele Jahre. Natürlich hoffen wir, dass daraus langfristig neue Medikamente entstehen könnten – sowohl für Menschen als auch beispielsweise für die Aquakultur.

Warum gerade für Aquakulturen?

In der Aquakultur werden enorme Mengen Antibiotika eingesetzt, um Krankheiten in dicht besetzten Anlagen zu verhindern. Das trägt wiederum zur Entwicklung von Resistenzen bei und belastet die Umwelt. Deshalb wäre es interessant zu untersuchen, ob Seegras oder daraus gewonnene Stoffe genutzt werden könnten, um Krankheitserreger in Fischzuchten auf natürliche Weise zu redu-
zieren. Einige Studien zeigen bereits, dass Muschel- und Fischfarmen in der Nähe von Seegraswiesen deutlich weniger Krankheitserreger aufweisen. Deshalb brauchen wir dringend mehr Forschung und eine wesentlich bessere Finanzierung für dieses spannende Feld. Seegraswiesen wurden lange vernachlässigt. Das muss sich ändern.

Illustration: Andrea Ihl