¹ Schüler:innenlabor des Botanischen Gartens, Philipps-Universität, Marburg
² Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg
³ Zentrum für synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO), Philipps-Universität, Marburg
Synthetische Biologie – eine interaktive Begegnung mit dem „Leben aus dem Baukasten“ (nur Samstag, 14:15)
Die Synthetische Biologie ist eine Schlüsseldisziplin des 21. Jahrhunderts, in der Biologie, Chemie, Ingenieurswissenschaften und Informatik zusammenkommen, um biologische Systeme zu erzeugen, die in der Natur so nicht vorkommen. Biologinnen und Biologen werden quasi zu Designern von Molekülen, Zellen und Organismen [1]. Ziel ist es, biologische Systeme mit neuen Eigenschaften zu erschaffen, die Anwendung in Bereichen wie Gesundheit, Ernährung und nachhaltige Kreislaufwirtschaft bzw. Klimaschutz finden können [2].
In Biologie-Lehrbüchern und Abiturprüfungen hat das Thema bereits Einzug gehalten [3]. In unserem Workshop präsentieren wir Möglichkeiten, wie im Rahmen der curricular verankerten, fachlich fundierten wissenschaftspropädeutischen Bildung die Arbeitsweise und Konzepte der Synthetischen Biologie im Unterricht interaktiv erarbeitet und mit Lerninhalten der Sekundarstufe I und II verknüpft werden können [4].
Wir präsentieren praktische Übungen und Materialien [5], mit denen Schülerinnen und Schüler eigenständig (bzw. in Teams) künstliche Fotosynthese(n) entwerfen und mit der natürlichen Fotosynthese vergleichen können. Dabei werden Lerninhalte wie Stoffwechsel, Katalyse, Effizienz und Nachhaltigkeit vertiefend behandelt. Darüber hinaus bieten die Übungen auch die Möglichkeit, Chancen und Risiken der Synthetischen Biologie zu diskutieren, um die Erkenntnisgewinnungs-, Kommunikations- und Bewertungskompetenz von Schülerinnen und Schülern zu stärken [4].
Mit den Teilnehmerinnen und Teilnehmern des Workshops erproben wir gemeinsam die neu entwickelte Unterrichtseinheit und sammeln Feedback zu den Übungen und Materialien, die demnächst bundesweit und kostenfrei zum Einsatz an Schulen erhältlich sein werden.
Literatur
[1] https://www.dfg.de/de/ueber-uns/gremien/senat/grundsatzfragen-genforschung/synthetische-biologie
[2] https://www.spiegel.de/wissenschaft/synthetische-fotosynthese-gegen-die-erderwaermung-besser-als-baeume-a-f3584b99-2582-4406-bb35-446f05458c3c
[3] Westermann, Biologie heute SII – Ausgabe 2022 (ISBN: 978-3-14-150793-5; S.74-75)
[4] Hessisches Ministerium für Kultus, Bildung und Chancen (2024): Kerncurriculum gymnasiale Oberstufe, Biologie Ausgabe 2024.
[5] https://www.max-wissen.de/max-hefte/kuenstliche-fotosynthese/
Zu den Personen
Christian Deurer studierte Biologie auf Lehramt in Marburg, wo er auch sein Referendariat absolvierte (2002-2009). Seit 2010 ist er Lehrer an der Europaschule Gladenbach sowie Leiter des Schüler:innenlabors im Botanischen Garten der Philipps-Universität Marburg. Dort baute er ein Experimentallabor für fotosynthetische und molekularbiologische Versuche auf. Deurer betreut jährlich rund 700 Oberstufenschülerinnen in ganztägigen MINT-Laborkursen und bildet auch Lehramtsstudierende aus. Seit 2018 arbeitet Deurer mit der Arbeitsgruppe von Tobias Erb am benachbarten Max-Planck-Institut zusammen. Dazu entwickelten sie ein neues Labormodul „Fotosynthese im Reagenzglas“, bei dem Schülerinnen und Schüler über Videosequenzen und direkten Austausch mit Forschenden Einblicke in den Laboralltag und aktuelle Themen der Fotosyntheseforschung und synthetischen Biologie gewinnen.
Tobias J. Erb ist synthetischer Biologe und Direktor am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg. Sein Team designt und entwickelt neuartige CO2-umwandelnde Enzyme, Stoffwechselwege und künstliche Chloroplasten. Erb studierte Chemie und Biologie und fertigte seine Promotion an der Universität Freiburg und der Ohio State University, USA an. Nach einem Postdoc-Aufenthalt an der University of Illinois (2009-2011) leitete er eine Nachwuchsgruppe an der ETH Zürich (2011-2014), bevor er an das Max-Planck-Institut in Marburg wechselte, wo er 2017 zum Direktor ernannt wurde. Für seine wissenschaftlichen Arbeiten erhielt Erb zahlreiche Auszeichnungen. Er ist Mitglied der EMBO sowie der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina. Tobias Erb ist regelmäßig in Printmedien, Rundfunk und Fernsehen vertreten, wo er über die Potentiale, Risiken und Chancen der synthetischen Biologie informiert.