Die Chemikerin Dr. Martina Preiner startet im Januar 2023 mit ihrer Forschungsgruppe „Geochemische Protoenzyme“. Sie leitet eine neue Max-Planck-Forschungsgruppe am MPI und dem „Zukunftszentrum Mikrokosmos Erde“.
\nWie entwickelten sich die fr\u00fchesten Stoffwechselprozesse zu Beginn des Lebens, und wie haben sie zur Entstehung des Lebens beigetragen? Dr. Martina Preiner erg\u00e4nzt die zwei bereits bestehenden Gruppen des neuen Zukunftszentrums um einen weiteren Aspekt: Sie erforscht, wie sich an der Wiege der Evolution die Wege der belebten und der unbelebten Welt kreuzten.
\nAlles begann mit einer intensiven Recherche. Die studierte Chemikerin Preiner arbeitete erfolgreich als freiberufliche Journalistin, doch das Thema „Entstehung des Lebens“ lie\u00df sie einfach nicht mehr los.
\n2020 promovierte sie zum Thema „Protometabolismus“ an der Heinrich-Heine-Universit\u00e4t D\u00fcsseldorf. Seit Anfang 2023 erg\u00e4nzt Preiner als Max-Planck-Forschungsgruppenleiterin des Marburger Max-Planck-Instituts die Gruppen von Judith Klatt und Julia Kurth am Zukunftszentrum Mikrokosmos Erde.
\nPreiner interessiert vor allem, wie sich aus den chemischen Prozessen in der fr\u00fchen Erdkruste die organische Chemie des Lebens entwickelte. Dreh- und Angelpunkte jeder biochemischen Reaktion sind Enzyme. Das sind Biokatalysatoren.
\nErst sie vermitteln biochemische Reaktionen in der hohen Reaktionsgeschwindigkeit, die lebende Systeme brauchen. Heute steht die Menschheit vor einer schier \u00fcberw\u00e4ltigenden Vielfalt teils hochkomplexer Enzyme.
\nDoch der Weg zur Entstehung des Lebens war buchst\u00e4blich steinig: Es gab zun\u00e4chst nur Gase, Wasser und Mineralien. Wie also entstanden die wichtigen Biokatalysatoren?
\n„Die biologische Komplexit\u00e4t ist mit gro\u00dfer Wahrscheinlichkeit nicht sprunghaft entstanden, sondern es war ein langer und flie\u00dfender Prozess, bis die ersten, lebenden Zellen existierten, vermutet die Forscherin. „Meine Hypothese ist, dass es eine Zeit gab, in der zwar noch keine Enzyme entstanden waren, dass aber bereits organische Cofaktoren existierten. Diese konnten mit Mineralien interagieren, um bestimmte Prozesse m\u00f6glich zu machen.“
\nPreiner m\u00f6chte konkrete \u00dcbergangspunkte zwischen Geo- und Biochemie ausfindig machen, indem sie die Wechselwirkungen zwischen geochemisch aktiven Systemen und Abschnitten von mikrobiellen Stoffwechseln erforscht. Die Cofaktoren stehen dabei im Zentrum ihrer Arbeit.
\n„Forscherkolleginnen und -kollegen haben vor einigen Jahren gezeigt, wie zentral bestimmte Cofaktoren f\u00fcr nicht-enzymatische, autokatalytische Netzwerke sind“, erl\u00e4uterte die Chemikerin. „Und Gesteinsoberfl\u00e4chen k\u00f6nnten meiner Ansicht nach sowohl die Funktion von Cofaktoren als auch Enzymen \u00fcbernehmen.“
\nZusammen mit anderen Forschenden konnte Preiner bereits zeigen, dass zentrale Produkte des \u00e4ltesten CO2-Fixierung Stoffwechselweges, des Acetyl-CoA-Wegs, ohne Enzyme mit mineralischen Eisenverbindungen aus CO2 und Wasserstoff (H2) entstehen k\u00f6nnen. Mineralien k\u00f6nnten also in einem pr\u00e4biotischen Szenario die Funktion von Enzymen \u00fcbernommen und mit organischen Cofaktoren reagiert haben.
\nF\u00fcr den Redox-Cofaktor NAD ist der Nachweis bereits gelungen. Nun m\u00f6chte sie diesen m\u00f6glichen Ablauf f\u00fcr weitere Cofaktoren zeigen.
\nDie Mikrobiologie fasziniert die studierte Chemikerin nach eigener Aussage, weil man in ihr verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig einfache lebende Systeme vorfindet, quasi die direkten Verwandten des letzten gemeinsamen Vorfahren (Last Universal Common Ancestor, LUCA). LUCA ist ein theoretisches Konstrukt, bei dem man den Stoffwechsel der ersten Zellen aus der genetischen Information von Archaeen und Bakterien ableitet.
\nPreiner m\u00f6chte k\u00fcnftig die \u00e4ltesten Organismen, die Biochemie betreiben, in ihre geochemischen Forschungsans\u00e4tze einbeziehen: „Ich m\u00f6chte meinen neuen Kolleginnen und Kollegen \u00fcber die Schulter blicken und schauen, wie die Mechanismen im lebenden Organismus ablaufen. Das wird hier in Marburg sehr detailliert aufgekl\u00e4rt. In der Forschung zum Ursprung des Lebens hat die Chemie bislang nicht ausreichend eng mit der Mikrobiologie zusammengearbeitet – insofern habe ich hier eine ganz besondere Gelegenheit bekommen, wor\u00fcber ich sehr froh bin.“ Obwohl sie sich mit der Urzeit besch\u00e4ftigt, hat Preiners Arbeit dennoch –
\noder gerade deswegen – einen hohen Gegenwartsbezug: Ihre Arbeit verbindet evolution\u00e4re Erkenntnisse zur Entstehung biochemischer Prozesse mit neuen Ans\u00e4tzen in der industriellen Katalyseforschung. Sie sieht sich als Generalistin und ist damit im neuen Zentrum genau am richtigen Ort.
\nKandidatinnen und Kandidaten, die an einer Promotionsstelle in ihrer Gruppe interessiert sind, k\u00f6nnen sich ab jetzt bewerben. Uni-Vizepr\u00e4sident Gert Bange sagte: „Mit dem Start von Martina Preiner umfasst der Forschungsansatz des Zukunftszentrums Mikrokosmos Erde auf den Marburger Lahnbergen nicht nur alle Skalen des Lebens, von biochemischen Abl\u00e4ufen bis zu globalen Stoffkreisl\u00e4ufen, sondern auch belebte und unbelebte Welt, und die Zeitachse von der Entstehung des Lebens bis zur heutigen Zeit.“
\nTobias Erb als Gesch\u00e4ftsf\u00fchrender Direktor des Max-Planck-Instituts und Mitinitiator des Zukunftszentrums erg\u00e4nzte: „Mit Martina Preiner gewinnen wir eine Person, die sich \u00fcber die klassischen Disziplinen hinweg mit der Frage besch\u00e4ftigt, wie aus CO2 organische Materie und Leben entstehen konnte. Aus der Vergangenheit zu lernen, um neue L\u00f6sungen f\u00fcr eine nachhaltige Zukunft zu finden, ist ein innovativer Ansatz, dem sie sich im Rahmen unseres Zukunftszentrums mit Ihren Kolleginnen und Kollegen widmen kann.“
\nPreiner studierte Chemie und Biochemie an der Ludwig-Maximilians-Universit\u00e4t in M\u00fcnchen (LMU). Nach ihrer Masterarbeit (2009) in physikalischer Chemie wollte sie sich allgemeiner mit Wissenschaft und Gesellschaft besch\u00e4ftigen und machte sich als Wissenschaftsjournalistin selbst\u00e4ndig. Sieben Jahre lang arbeitete sie f\u00fcr Medien wie den Deutschlandfunk, den Westdeutschen Rundfunk (WDR), Spektrum der Wissenschaft und die Neue Z\u00fcrcher Zeitung.
\n2016 zog sie der Ursprung des Lebens zur\u00fcck in die Wissenschaft und sie promovierte bei dem Biologen Bill Martin an der Heinrich- Heine-Universit\u00e4t in D\u00fcsseldorf. Dabei erforschte sie die Parallelen zwischen biotischer CO2-Fixierung in Methanogenen und Acetogenen und abiotischer CO2-Fixierung in hydrothermalen Systemen. Nach ihrer Promotion (2020) und Elternzeit zog sie in die Niederlande, um an der Universit\u00e4t Utrecht und dem Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ) ihr geologisches und geochemisches Verst\u00e4ndnis zu vertiefen und erste Erfahrungen als Co-Leiterin einer Expedition zum mittlelatlantischen R\u00fccken zu sammeln.
\nIhre Erfahrungen in Chemie, Biologie und Geowissenschaften will sie nun gleicherma\u00dfen in ihre neue Forschungsgruppe am Zukunftszentrum Mikrokosmos Erde einbringen und ein interdisziplin\u00e4res Team aufbauen. Sie ist Mitgr\u00fcnderin des „Origin of Life Early career Network““ (OoLEN), das Nachwuchsforscherinnen und -forscher aus verschiedenen Disziplinen, die sich f\u00fcr die Urspr\u00fcnge des Lebens interessieren, zusammenf\u00fchren und unterst\u00fctzen will. Im Juni 2022 erhielt Preiner den F\u00f6rderpreis f\u00fcr Wissenschaften der Landeshauptstadt D\u00fcsseldorf.
\nDas Zukunftszentrum „Mikrokosmos Erde“ ist ein gemeinsames Projekt des Max-Planck-Instituts f\u00fcr terrestrische Mikrobiologie (MPI-TM) und der Philipps-Universit\u00e4t, das sich dem ebenso hochaktuellen wie breit gef\u00e4cherten Themengebiet Umwelt- und Klimamikrobiologie widmet. Es hat eine Laufzeit von zun\u00e4chst 7 Jahren und wird vom Land Hessen finanziell unterst\u00fctzt. Es soll k\u00fcnftig neben dem Zentrum SYNMIKRO ein weiterer Knotenpunkt interdisziplin\u00e4rer Zusammenarbeit in der mikrobiologischen Forschungslandschaft Marburgs sein.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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