Der Moment, als Mia Maurer und Misha Hegde klar wurde, dass sie tatsächlich eine neue biologische Spezies entdeckt haben, war - wie sie selber sagen - krass. „Ich habe so viel Euphorie verspürt, das war wirklich ein sehr schönes Gefühl.“, sagt die 15-jährige Mia Maurer. „Weil man nach all der Zeit tatsächlich das erreicht hat, wofür man wirklich lange hart gearbeitet hat.” .
Sie und die 16-jährige Misha Hegde sind Schülerinnen der 9. und 10. Klasse am Schuldorf Bergstraße in Seeheim-Jugenheim in Hessen. Die beiden wollen erforschen, wie man Bakterien in der Landwirtschaft ohne Antibiotika bekämpfen könnte. Dafür setzten sie auf winzige Mikroorganismen, sogenannte Phagen.
Mit einem Virus spezifisch gegen Bakterien
Das sind spezielle Viren, die Bakterien befallen können. Die Phagen docken dafür an einem Bakterium an und drücken ihr Erbgut hinein. So programmieren sie die Bakterien quasi um – die stellen ab jetzt selbst Phagen her und sterben.
Das Bakterium, das Mia und Misha bekämpfen wollen, heißt Rhizobium rhizogenes. Es kommt in ganz normalem Boden vor. Wenn es Pflanzen infiziert, entwickeln diese zu viele Wurzeln – in der Landwirtschaft ist das schlecht für den Ernteertrag. Bei der Bekämpfung der Bakterien könnten Phagen schonender sein als Antibiotika – denn sie wirken spezifisch nur gegen eine Bakterienart.
Um einen Phagen zu finden, der spezifisch gegen das Bakterium Rhizobium rhizogenes wirkt, sammelten die Schülerinnen etliche Bodenproben. „Die haben wir aus Gärten und einem lokalen Wald erhalten.“, erklärt Misha Hegde. „Wir haben sechs Monate lang getestet, ob sich in den Proben etwas befindet, das die Bakterien tötet. Und dann – tatsächlich an unserem einjährigen Jubiläum des Projekt – hat es geklappt.“
Genetische Analysen zeigen: Es ist ein neuer Phage
Die Freude war groß – aber damit kamen Forschungsfragen auf, die die Möglichkeiten des Schullabors überstiegen. Die beiden Schülerinnen wandten sich an das European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg, kurz EMBL.
Der erste Schritt hier: Eine genetische Analyse. Das Ergebnis war eindeutig. Der Vergleich mit allen bisher bekannten Phagen zeigte Unterschiede in der genetischen Sequenz. Mia und Misha haben eine völlig neue Phagen-Art entdeckt.
Jetzt fehlte noch ein Bild von dem Phagen. Dafür durften sie das Transmissions-Elektronen-Mikroskop am EMBL nutzen – normalerweise kommen etablierte Forschende aus ganz Europa hier her, um ihre Versuche zu machen. Für Georg Wolff vom Imaging Center am EMBL war es das erste Mal, dass sich Schülerinnen an ihn wandten – aber Mia und Misha haben ihm nicht besonders viel Arbeit gemacht:
„Das war tatsächlich ein fast geringerer Betreuungsaufwand als bei manchen Postdocs oder Doktoranden, die zu uns kommen mit ihren Proben.“ Mia und Misha kannten sich so gut aus mit ihren Proben und Forschungsfragen – damit beeindruckten sie die „Profis“ am EMBL.
Die Schülerinnen stehen mit ihrem Projekt im „Jugend forscht“ Finale
Auf den Bildern, die das Elektronenmikroskop von „ihrem“ Phagen gemacht hat, konnten die jungen Wissenschaftlerinnen genau sehen: Ihr Phage hat ein Schwänzchen. Für die Einordnung in die richtige Phagenfamilie eine wichtige Information. Und für Misha Hegde ein besonderer Moment: “Wir haben natürlich schon viele Bilder von anderen Phagen gesehen, in Lehrbüchern und im Internet. Aber dann unsere eigene Phage zu sehen… Diese Freude war unglaublich.”
Mit ihrem neu-entdeckten Phagen stehen die beiden im Finale des diesjährigen „Jugend forscht“-Wettbewerbs. Ein Patent haben sie auch schon angemeldet. Und die Forschung geht weiter. Jetzt wollen sie noch herausfinden, ob ihr Phage lebende Pflanzen tatsächlich vor einer Ansteckung mit dem Bakterium schützen kann. Und vielleicht wird Mia und Mishas Phage dann irgendwann eine echte Alternative zu Antibiotika.