Mikrobiome und Holobiome als Triebkräfte einer nachhaltigen kreislauforientierten Bioökonomie
Mikroorganismen wie z. B. Archaeen, Bakterien, Pilze und Viren bilden zusammen mit ihrem Genmaterial und ihren Interaktionen in einer bestimmten Umgebung ein Mikrobiom. Alle Pflanzen und Tiere auf der Erde stehen mit Mikrobiomen in Verbindung. Wir müssen zunächst verstehen, was Mikrobiome tun, was sie sind und wie sie interagieren, um herausfinden zu können, wie die Ressourcen unseres Planeten idealerweise genutzt werden sollten, um unsere Nahrung zu erhalten und unsere Gesundheit zu verbessern. In der natürlichen Umwelt und in Nahrungsmittelsystemen spielen Mikrobengemeinschaften eine Schlüsselrolle, da sie den Stickstoffkreislauf, die Unterdrückung von Krankheitserregern und die Klimaregulierung antreiben. Bodenmikrobiome erleichtern die Kohlenstoffbindung und die Bodenfruchtbarkeit, während Meeresmikrobiome zur Kohlenstoffabscheidung und Klimaregulierung beitragen. Um nachhaltige und qualitativ hochwertige Lebensmittel gewährleisten zu können, müssen die natürlichen Mikrobiome und die mikrobiologische Vielfalt unbedingt vor anthropogenen Belastungen geschützt werden. Dazu gehören die industrielle Landwirtschaft, der extensive Herbizideinsatz, der übermäßige Einsatz von Antibiotika und der Klimawandel. Die Arbeit mit statt gegen Mikroben ist wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll. Durch Anwendung der neu entstehenden Wissenschaft der Holobiome über integrierte Systeme von Wirten und ihren zugehörigen Mikrobiomen in Böden, Pflanzen, Tieren, Menschen und der Umwelt können Mikroorganismen transformative Lösungen für die großen Herausforderungen der Nachhaltigkeit darstellen.
Resiliente, ressourceneffiziente und klimaintelligente Systeme
In diesem CORDIS Results Pack steht die Rolle mikrobiombasierter Innovationen bei der Schaffung resilienter, ressourceneffizienter und klimaintelligenter Systeme in den Bereichen Landwirtschaft, Aquakultur, Forstwirtschaft und Bioproduktion im Mittelpunkt, um die Bioökonomie in Europa voranzubringen. Darüber hinaus wird die Nutzung von Mikrobiomen in der Bioökonomie zur Modernisierung und Stärkung der industriellen Basis der EU beitragen und gleichzeitig den Übergang zu einer kreislauforientierten und CO₂-armen Wirtschaft unterstützen. In diesem Pack wird mit der Vorstellung einer Reihe von Projekten, die im Rahmen von Horizont 2020 und Horizont Europa finanziert wurden, hervorgehoben, wie das Verständnis und die Entwicklung von Mikrobiomen zur Bioökonomie der EU beitragen. Zu den Vorteilen zählen verbesserte Lebensmittelqualität, Gesundheit des Bodens und der Ökosysteme, weniger synthetische Mittel, besserer Tierschutz sowie stärkere Umwandlung von Abfallströmen in hochwertige biobasierte Produkte über verschiedene Sektoren hinweg. Die fünfzehn ausgewählten Projekte befassen sich mit mikrobiom- und holobiombezogener Forschung. Diese Arbeit unterstützt nicht nur den Übergang der EU zu einer wettbewerbsfähigen kreislauforientierten Bioökonomie, sondern auch die Hauptziele des europäischen Grünen Deals(öffnet in neuem Fenster), die Strategie „Vom Hof auf den Tisch“(öffnet in neuem Fenster) und die Bioökonomie-Strategie(öffnet in neuem Fenster). Zudem zielt dieser Pack darauf ab, die Sichtbarkeit zu erhöhen und das öffentliche Engagement für mikrobiomgestützte Lösungen anzuregen. So soll das Bewusstsein der Bürgerschaft geschärft und eine Nachfrage nach nachhaltigen Innovationen stimuliert werden. Auf diese Weise wird auch den umfassenderen Zielen der EU im Rahmen der Start-up- und Scale-up-Strategie(öffnet in neuem Fenster) und der Strategie für europäische Biowissenschaften(öffnet in neuem Fenster) entsprochen, indem das bestehende Umfeld der mikrobiombezogenen Innovationen im Hinblick auf die Umsetzung in kommerzielle Anwendungen gefördert wird. Außerdem werden die Projektergebnisse dazu beitragen, die künftige Politik zu lenken und Investitionen in die mikrobielle Biotechnologie sowie das Entstehen wettbewerbsfähiger Start-up- und Scale-up-Unternehmen anzuspornen, die zum grünen und digitalen Wandel in Europa beitragen. Das Team des Projekts MICRO4BIOGAS verbesserte die Biogasproduktion mittels Optimierung der an der anaeroben Vergärung beteiligten Mikroorganismen. Im Rahmen des Projekts CIRCLES wurden Mikrobiome im Hinblick auf Produktivität, Qualität, Sicherheit und Nachhaltigkeit von Lebensmitteln untersucht. Innerhalb des Projekts MASTER wurde ein neues Protokoll und ein DNS-Extraktionskit zur Verbesserung der Agrar- und Lebensmittelketten sowie der Lebensmittel erarbeitet. Die Teams der Projekte 3D-omics und HoloRuminant erforschten das Darmmikrobiom von Nutztieren, um die Leistung zu maximieren und die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Im Zuge von SoildiverAgro und EcoStack wurde das Wissen über Boden- und Feldökosysteme vertieft, um Nachhaltigkeit und pflanzliche Erzeugung zu verbessern, während das Team von SMART PROTEIN das Pflanzen-Boden-Mikrobiom untersuchte, um die Entwicklung nachhaltigerer alternativer Proteinquellen zu unterstützen. Dank der Erweiterung der Kenntnisse über die biologische Vielfalt des Bodens verbesserte die Arbeit des Projekts EXCALIBUR die biologische Schädlingsbekämpfung und die biologische Düngung im Gartenbau. Im Rahmen des Projekts HoliSoils wurde das Mikrobiom von Waldböden untersucht, um eine klimaintelligente Landbewirtschaftung und Kohlenstoffbindung zu unterstützen. Das Team von AtlantECO ermittelte die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf das Mikrobiom des Atlantischen Ozeans. Innerhalb von RUSTICA wurden organische Rückstände aus Obst und Gemüse in ein biologisches Düngemittel umgewandelt. Das Team des Projekts FOODGUARD kombinierte IoT-Sensoren, genetische Analysen, KI-basierte Vorhersagen und Rückverfolgbarkeit mittels Blockchain zu einem System. Mit der Arbeit von BLUETOOLS wurde die gesamte Pipeline zur Entdeckung bioaktiver Verbindungen neu gestaltet. Zu guter Letzt entwickelte die Forschungsgruppe von BlueRemediomics eine Bioinformatik-Plattform, um das Mikrobiom der Ozeane nach nachhaltigen Produkten, Verfahren und Dienstleistungen zu durchsuchen.
