Bitte beachten Sie, dass die Plenarsitzungen bis auf die Öffentliche Frühjahrssitzung und die Öffentliche Herbstsitzung nicht öffentlich sind.
Vortrag aus der Technikwissenschaftlichen Klasse: OM Katja Bühler
Professorin für Technologie produktiver Biofilme an der Technischen Universität Dresden gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ; am 14. Febru-ar 2025 zum Ordentlichen Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse der Sächsischen Akademie der Wissenschaften gewählt
Forschungssgebiete: Entwicklung oberflächenadhärierter Mikroorganismen für die Biotechnologie; Nutzung von photoautotrophen Mikroben für CO2-Upgrading; Metabolic Engineering von potenziellen Ganzzell-Biokatalysatoren; Life-Cell Imaging mikrobieller Biofilme; (Photo-)Biofilmreaktorentwicklung
Biofilm City – Von mikrobiellen Gemeinschaften zu biotechnologischen Anwendungen
Mikroorganismen leben in der Natur nur selten als isolierte Einzelzellen. Stattdessen organisieren sie sich häufig in komplexen Gemeinschaften, sogenannten Biofilmen, in denen Zellen in eine selbst produzierte Matrix aus extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) eingebettet sind. Diese Matrix verleiht den Gemeinschaften Stabilität, ermöglicht die Anhaftung an Oberflächen und schafft eine strukturierte mikrobielle Umgebung. Biofilme sind nahezu überall zu finden – in Böden und Gewässern, auf technischen Oberflächen, in industriellen Anlagen und auch im menschlichen Körper – und stellen damit eine der dominierenden Lebensformen von Mikroorganismen dar.
Der Vortrag nutzt das Bild einer „Biofilm City“, um zentrale Eigenschaften dieser mikrobiellen Gemeinschaften zu beleuchten. Wie in einer Stadt entstehen auch im Biofilm strukturierte Lebensräume, in denen Mikroorganismen miteinander interagieren, Ressourcen nutzen und ihre Aktivitäten koordinieren. Chemische Kommunikation, etwa über Quorum-Sensing-Signale, erlaubt es den Zellen, ihre Populationsdichte zu erfassen und gemeinschaftliche Prozesse zu steuern. Gleichzeitig führt die räumliche Organisation innerhalb des Biofilms zur Ausbildung chemischer Gradienten, aus denen unterschiedliche ökologische Nischen hervorgehen. Diese Struktur und funktionelle Differenzierung fördern eine bemerkenswerte phänotypische Vielfalt innerhalb der Gemeinschaft und tragen wesentlich zur Resilienz von Biofilmen bei. Die zugrundeliegenden Mechanismen eröffnen zugleich neue Perspektiven für biotechnologische Anwendungen. Biofilme erscheinen dabei nicht nur als Herausforderung, sondern zunehmend auch als wertvolle Ressource für zukünftige biotechnologische Strategien.
Vortrag aus der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse: OM Christoph Neinhuis
Professor für Botanik und Direktor Botanischer Garten und Herbarium Dresden, am 14. Februar 2014 zum Ordentlichen Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse der Sächsischen Akademie der Wissenschaften gewählt
Forschungsgebiete: Antiadhäsive biologische und technische Oberflächen, Biomechanik von Pflanzenkutikeln und natürliche Verbundmaterialien
Von der Biologie in die Technik: Beispiele für die Übertragung biologischer Lösungen auf ingenieurwissenschaftlich-technische Probleme.
Die Beobachtung der Natur und die Nutzung von Lösungen aus der Biologie für technische Probleme hat eine sehr lange Tradition und wird mit Begriffen wie Bionik, Biomimetik, oder Biomimikry beschrieben. Das sicher eindrücklichste Beispiel dafür ist der Vogelflug und einer der bekanntesten Wissenschaftler, der diese Ansätze schon früh verfolgte, Leonardo da Vinci. Bis ins späte 19. Jahrhundert sind die meisten Ansätze zur Anwendung biologischer Anpassungen jedoch an den fehlenden technischen Voraussetzungen gescheitert. Durch die Entwicklung von physikalischen Mess- und Analysemethoden, chemischer Analytik und der rasanten Entwicklung der Materialwissen-schaften werden aber selbst komplexe biologische Strukturen und Prozesse verstanden und umsetzbar.
Anhand einiger ausgewählter Beispiele wird der Prozess von der Naturbeobachtung bis zur technischen Umsetzung dargestellt.
