Zunächst sieht es ganz einfach aus: Es gibt bestimmte Bodenbakterien, Rhizobien genannt, die in der Lage sind, Stickstoff aus der Luft zu binden und damit Pflanzen auf natürliche Weise zu düngen. Allerdings tun diese Bakterien dies nur in Symbiose mit manchen Schmetterlingsblütlern – mit Leguminosen wie Erbsen, Bohnen und Lupinen. Andere (und wichtigere) Nutzpflanzen wie Weizen, Reis und Mais muß der Mensch künstlich düngen – und zwar auch mit Stickstoff, den er mit großem finanziellen und apparativen Aufwand synthetisch produziert. Warum also nicht Rhizobien züchten, die auch mit Weizen, Reis und Mais zum gemeinsamen Nutzen zusammenleben? An diesem Problem, dessen Lösung vor allem für die Dritte Welt von größtem Nutzen wäre, arbeiten Wissenschaftler rund um die Erde.

In der Bundesrepublik suchen Forscher in Heidelberg, Freiburg, Marburg, Göttingen und vor allem in Erlangen nach Lösungen. An der Erlanger Universität erforschen – finanziert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft – sieben Teams des Instituts für Mikrobiologie und Biochemie unter Leitung von Professor Wolfram Heumann die Rätsel der "biologischen Stickstoff-Fixierung".

Noch stecken die Erlanger Mikrobiologen im Stadium der Grundlagenforschung: Sie wollen die Regulationsmechanismen in der genetischen Struktur der Bakterien entschlüsseln, die erst die Produktion bestimmter Enzyme zur Stickstoff-Bindung ermöglichen. Vom Fernziel, Rhizobien durch gezielte genetische Manipulation zur Symbiose mit anderen Pflanzen zu bringen, sind die Wissenschaftler freilich weit entfernt: "Wir wissen immer noch nicht", bekennt Professor Heumann, "ob es überhaupt möglich sein wird, die Symbiose dieser Bakterien, die jetzt in der Natur auf Leguminosen beschränkt ist, auf andere Pflanzen auszuweiten."

Auch in anderen Forschungszentren, vor allem in den Vereinigten Staaten, in Großbritannien und Australien, ist der große Durchbruch nicht in Sicht. Doch der mögliche Nutzen einer erfolgreich enträtselten biologischen Stickstoffbindung treibt die Mikrobiologen an. Wolfram Heumann verweist dabei vor allem auf drei Aspekte:

1. Aus ökologischer Sicht wird der vermehrte Einsatz des – ursprünglich segensreichen – synthetischen Stickstoffdüngers nach dem Haber-Bosch-Verfahren immer problematischer, weil immer größere Mengen Kunstdünger ins Grundwasser und auch in die schon verschmutzten Flüsse gelangen.

2. Auch aus volkswirtschaftlicher Perspektive ist die mit sehr hohem Energieaufwand verbundene Produktion des Stickstoff-Kunstdüngers durch die chemische Industrie unbefriedigend: 1975 wurden weltweit 20 Milliarden Mark ausgegeben, um synthetischen Stickstoff zu produzieren und auf die Felder zu bringen, während es 1978 schon 40 Milliarden sein werden – bei einer Welt-Jahresproduktion von 80 Millionen Tonnen. Der Weltbedarf des Jahres 2000 wird auf 200 Millionen Tonnen geschätzt.

3. Der Nutzen einer biologischen Stickstoffdüngung käme vor allem der Dritten Welt zugute, deren Reis-oder Getreide-Felder sich dann gleichsam selber düngen würden: Das Welternährungsproblem wäre dadurch wohl weniger bedrohlich.