Kügelchen mit fluoreszierenden Sensor-Bakterien.
Jerusalem/Wien – In den 1990er- Jahren starben weltweit durchschnittlich 26.000 Menschen pro Jahr durch Landminen. Seit dem Inkrafttreten der Ottawa-Konvention 1999, die Herstellung und Einsatz von Antipersonenminen verbietet, sank die Zahl der Toten kontinuierlich – wenngleich etliche Länder den Vertrag bis heute nicht ratifiziert haben.
Aber noch immer liegen über 100 Millionen Minen in mehr als 70 Ländern unter der Erde, und die Zahl steigt seit einigen Jahren wieder an. Hauptverantwortlich sind dafür der Bürgerkrieg in Syrien und insbesondere die Terrorgruppe "Islamischer Staat" (IS). Experten zufolge wird es in Syrien nach Kriegsende Jahrzehnte dauern, bis die tödlichen Hinterlassenschaften beseitigt sind.
Minenmarker
Verborgene Minen aufzuspüren ist eine langwierige und hochgefährliche Angelegenheit. Zumeist wird dies immer noch manuell mittels Metalldetektors und Minensuchnadel durchgeführt. In einigen Ländern kommen auch trainierte Tiere wie Hunde oder Riesenhamsterratten zum Einsatz. Forscher der Hebrew University in Jerusalem arbeiten an einer anderen Lösung, die Minenortung ungefährlicher und effektiver zu machen: mit genetisch modifizierten Bakterien als Biosensoren.
Die Idee dahinter ist nicht neu: Die Sprengstoffe in Minen geben im Lauf der Zeit geringe Mengen an Dämpfen ab, die sich im Boden anreichern und als Marker dienen können. Forschern war es bereits in früheren Studien gelungen, Bakterien genetisch so zu manipulieren, dass sie beim Kontakt mit solchen Dämpfen einen fluoreszierenden Farbstoff absondern.
Fluoreszierende Mikroben
Ein Team um Shimshon Belkin hat diese Technik nun weiterentwickelt und in einem ersten Feldversuch getestet: Wie die Forscher in "Nature Biotechnology" berichten, modifizierten sie das Bakterium Escherichia coli zu einem Biosensor für den Sprengstoff Trinitrotoluol (TNT). Zudem entwickelten sie ein neues Lasersystem, das aus sicherer Entfernung bedient werden und Areale effektiv nach fluoreszierenden Bakterien scannen kann.
Für ihren Versuch schlossen die Forscher dann die modifizierten Bakterien in kleine Kügelchen aus Alginat ein und verteilten diese auf einem verminten Testgelände. Um das Experiment möglichst variantenreich zu gestalten, waren Minen unterschiedlichen Typs in verschiedenen Sand- und Erdarten vergraben worden. Aus 20 Meter Entfernung scannten die Wissenschafter das Areal schließlich mit einer Geschwindigkeit von 18 Zentimetern pro Sekunde.
Nötige Verbesserungen
Das Ergebnis: Sämtliche in Sand vergrabenen Minen konnten schnell und genau lokalisiert werden, die in Gartenerde verborgenen jedoch nicht. Die Wissenschafter vermuten, dass dies mit der kurzen Liegezeit (die Minen waren fünf Tage zuvor platziert worden) und dem hohen organischen Anteil der Erde zu tun hat.
"Die Daten zeigen, dass noch einige Hürden überwunden werden müssen, vor allem was die Sensitivität und Stabilität der Sensor-Bakterien betrifft", sagte Belkin. Doch das Potenzial der Technik sei groß. Wenn zudem das Lasersystem noch verkleinert werden kann, könnte man künftig Drohnen auf Minensuche schicken. (dare, 12.4.2017)