»Tales of the Tiny« – Secrets Preserved

Seit rund 3,5 Milliarden Jahren besiedeln Bakterien nahezu jeden Lebensraum der Erde – von Tiefsee-Hydrothermalquellen bis zum Polareis. Ihre außergewöhnliche Anpassungsfähigkeit zeugt von einer besonderen Form »zellulärer Intelligenz« und von einem enormen biotechnologischen Potenzial.

Lange Zeit galten Mikroorganismen vor allem als Bedrohung. Mit der zufälligen Entdeckung des Antibiotikums Penicillin durch Alexander Fleming hat sich diese Sichtweise grundlegend verändert: Seither ist klar, dass Mikroben auch starke Verbündete des Menschen sein können. Diese Erkenntnis war der Ausgangspunkt für weltweite Initiativen, mikrobielle Ressourcen systematisch zu sammeln und zu erforschen – die Basis der großen Biobanken von heute.

Am Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME bewahren wir derzeit mehr als 130 000 Bakterienstämme in Kryolagern auf. Jeder einzelne Stamm kann der Schlüssel zu neuen Naturstoffen, innovativen Wirkstoffen und nachhaltigen biotechnologischen Lösungen sein.

Mit »Tales of the Tiny« laden wir Sie ein, diese Vielfalt zu entdecken. Gemeinsam gehen wir Fragen nach wie:

• Welche Naturstoffe werden von unseren Mikroorganismen gebildet?
• Welche Anwendungen prägen schon heute verschiedene Branchen?
• Welches ungenutzte Innovationspotenzial steckt noch in ihnen – für Pharmazie, Landwirtschaft, Umwelttechnologien und die industrielle Biotechnologie?

Begleiten Sie uns auf einer Reise in die unsichtbare Welt der Mikroorganismen – und entdecken Sie mit uns die Lösungen von morgen.

Stellen Sie sich eine Bibliothek vor – doch statt Büchern befinden sich in den Regalen lebende Organismen, von denen jeder eine einzigartige biologische Geschichte in sich trägt. Genau das ist im Wesentlichen eine mikrobielle Sammlung. Und wie eine Bibliothek hat sie nur dann einen echten Wert, wenn ihre Inhalte sorgfältig bewahrt, gepflegt und für Forschung und Wissenschaft zugänglich gemacht werden.

Unsere Sammlung wurde über mehr als 80 Jahre gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie aufgebaut. Heute umfasst sie mehr als 130.000 Bakterien- und Pilzstämme, die aus einigen der faszinierendsten Lebensräumen unseres Planeten stammen: vom Meeresboden über Tiefsee-Korallenriffe und Waldböden bis hin zu Flechten, Schwämmen, Seeanemonen und Insekten. Jeder einzelne Stamm könnte der Schlüssel zu einem neuen Medikament, nachhaltigeren Pflanzenschutz oder innovativen biotechnologischen Verfahren sein.

Doch das Sammeln ist nur der Anfang. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, Mikroorganismen über Jahrzehnte hinweg lebendig, genetisch stabil und frei von Kontaminationen zu erhalten. Denn werden sie nicht unter den richtigen Bedingungen konserviert, können sie genau jene Eigenschaften verlieren, die sie für die Forschung so wertvoll machen.

Vier Methoden – ein Ziel

Um dieses biologische Erbe zu bewahren, setzen wir auf vier sich ergänzende Konservierungsmethoden.

• Kryokonservierung (-150 bis -196 °C): Unser Goldstandard für die langfristige Lagerung. Bei Temperaturen in flüssigem Stickstoff kommen biologische Prozesse nahezu vollständig zum Stillstand.

• Ultratiefkühllagerung (-80 °C): Ermöglicht den schnellen Zugriff auf Arbeitsstämme für die tägliche Forschung.

• Gefriertrocknung (Lyophilisation): Ähnlich wie bei löslichem Kaffee wird den Kulturen schonend Wasser entzogen. So entstehen stabile Präparate, die über viele Jahre in versiegelten Glasampullen gelagert werden können. Unsere Sammlung umfasst derzeit mehr als 20.000 solcher Ampullen.

• Konservierung in sterilem Boden: Besonders geeignet für sporenbildende Bodenbakterien, deren natürlicher Lebensraum auf einfache Weise nachgebildet wird.

Jede Methode hat ihre eigenen Stärken. Erst ihre Kombination ermöglicht eine sichere und langfristige Erhaltung unterschiedlichster Mikroorganismen.

Sicherheit durch Redundanz

Kein technisches System ist vollkommen. Deshalb wird jeder Stamm mehrfach konserviert – mit unterschiedlichen Verfahren und an verschiedenen Standorten. Insgesamt umfasst unsere Sammlung heute mehr als 700.000 Ampullen. Diese bewusste Redundanz stellt sicher, dass wertvolle biologische Ressourcen auch im unwahrscheinlichen Fall eines technischen Ausfalls erhalten bleiben.

Hinter dieser Sicherheit steht eine hochmoderne Infrastruktur aus Flüssigstickstofftanks, Ultratiefkühlschränken und automatisierten Überwachungssystemen, die Temperatur und weitere sicherheitsrelevante Parameter rund um die Uhr kontrollieren. Ergänzt wird sie durch ein geschultes Rufbereitschaftsteam, das an 365 Tagen im Jahr jederzeit eingreifen kann.

Leben bewahren – analog und digital

Neben den physischen Kulturen wächst auch ihr digitales Abbild. Bereits heute wurden die Genome von mehr als 400 Stämmen sequenziert. Langfristig soll dieses digitale Archiv die gesamte Sammlung ergänzen und neue Möglichkeiten für Forschung und internationale Zusammenarbeit eröffnen.

Unsere Sammlung wird kontinuierlich nach international anerkannten Qualitätsstandards gepflegt und weiterentwickelt. Sie unterstützt Forschende und Unternehmen weltweit dabei, die biologischen Lösungen von morgen zu entdecken.

Denn jede Ampulle in unserer Sammlung bewahrt weit mehr als nur Mikroorganismen. Sie bewahrt Millionen Jahre Evolution – und das Potenzial für die Entdeckungen von morgen.

Derselbe weiße Kittel. Ganz unterschiedliche Karrieren.  

Die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) hat Penicillium zur »Mikrobe des Jahres 2026« gewählt. Damit wird deutlich: Diese Pilzgattung ist weit mehr als nur eine Quelle von Antibiotika.

In unserer Biobank bewahren wir über 1.000 Stämme auf, die 265 Penicillium-Arten repräsentieren. Selbst in diesem Ausschnitt zeigt sich eine bemerkenswerte Vielfalt: Viele Stämme sehen sich sehr ähnlich – weiße, flauschige Kolonien mit den typischen bürstenartigen Strukturen –, ihre Funktionen unterscheiden sich jedoch grundlegend. Unser ältestes Isolat stammt aus dem Jahr 1940. Es handelt sich um Penicillium notatum, jene Art, aus der Sir Alexander Fleming erstmals Penicillin isolierte. Ausgehend von einer zufälligen Beobachtung und der richtigen Schlussfolgerung löste dieser Pilz eine medizinische Revolution aus.

Labor und Küche haben mehr gemeinsam, als man auf den ersten Blick vermutet: einen speziellen Arbeitstisch, definierte Werkzeuge, genau abgemessene Zutaten oder Chemikalien und ausgewählte Mikroorganismen, die den Wandel vorantreiben. Penicillium nalgiovense wird häufig in trockenfermentierten Würsten eingesetzt. Ausgewählte Stämme unterstützen dort die Oberflächenreifung und tragen zur Entwicklung von Textur und Aroma bei. Penicillium camemberti und Penicillium roqueforti prägen den charakteristischen Geschmack von Weich- und Blauschimmelkäse. In all diesen Anwendungen ist Penicillium kein Kontaminationserreger, sondern ein gezielt ausgewählter Partner in der Lebensmittelproduktion.