Freitag, 3. Dezember 2010

Neu entdeckte Lebensform in Salzsee erweitert Definition für Leben

Blick über den Mono Lake | Copyright: NASA

Washington/ USA - NASA-Wissenschaftler haben in einem für Leben, wie wir es bislang kannten, giftigen Salzsee Mikroben entdeckt, die im Aufbau ihrer DNA das von Wissenschaftlern bislang als Grundvoraussetzung für sämtliche Lebensformen betrachtete Phosphor mit dem eigentlich hochgradig giftigem Arsen ersetzen können. Damit stellt die Entdeckung der Mikroben die bislang gültige feste Definition der Grundlagen des irdischen Lebens auf den Kopf und erweitert zugleich die Möglichkeiten, unter welchen Bedingungen sich nicht nur auf der Erde sondern auch auf anderen Himmelskörpern Leben entwickelt haben könnte.

Wie die Forscher um die NASA-Astrobiologin Felisa Wolfe-Simon von der "U.S. Geological Survey" im Fachmagazin "Science Express" berichten, gedeihen und reproduzieren sich die Mikroorganismen in der bislang für absolut lebensfeindlich gehaltenen stark aresenhaltigen Umgebung des Mono Lakes im kalifornischen Yosemite-Nationalpark.

"Die Definition für Leben wurde gerade erweitert", erläutert Ed Weiler Wissenschaftler am NASA-Hauptquartier. "Während wir unsere Bemühungen bei der Suche nach Leben in unserem Sonnensystem fortführen, müssen wir nun sehr viel weiter und vielfältiger denken und Lebensformen in Betracht ziehen, wie wir sie bislang noch nicht kannten."

Die Entdeckung eines alternativen biochemiemikalischen Aufbaus von Lebewesen, da sind sich die Wissenschaftler einig, wird die biologische Lehrmeinung grundlegend verändern und den Rahmen für die Suche nach außerirdischem Leben erweitern.

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Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel galten als die sechs Grundbausteine aller bislang bekannten organischen Lebensformen auf der Erde. Phosphor selbst bildet dabei sozusagen das Rückgrad von DNA und RNA, jenen Strukturen also, wie sie die genetischen Informationen des Lebens tragen, und galt als unverzichtbares Element aller bekannter lebenden Zellen. Zugleich ist Phosphor ein zentraler Bestandteil der zellulären Energieversorgung und bildet in Form von phosphorhaltigen, amphiphilen Lipiden alle bislang bekannten Zellmembranen.

Das Halbmetall Arsen hingegen gleicht zwar rein chemisch Betrachtet dem Phosphor, ist jedoch für alle bislang bekannten Lebensformen hochgradig giftig, weil es gerade aufgrund dieser Ähnlichkeit sehr leicht Zugang in die Organe und Zellen findet und später den Stoffwechsel massiv behindert.

"Bislang kannten wir zwar bereits Mikroben, die Arsen verzehren können, die nun entdeckten Mikroben tun aber etwas vollkommen Neues: Sie konstruieren Teile von sich selbst auf der Grundlage von Arsen", erläutert Felisa Wolfe-Simon und folgert: "Wenn etwas hier auf der Erde etwas derartig unerwartetes tun kann, dann stellt sich die faszinierende Frage, was das Leben sonst noch vollbringen kann."

Der neu entdeckte Mikrobenstamm mit der Bezeichnung GFAJ-1, gehört zu einer gewöhnlichen Gruppe von Bakterien, den sogenannten Gammaproteobacteria, die derzeit artenreichste Klasse der Proteobacteria.

Das Bakterium "GFAJ-1" gewachsen unter Phosphor als Nährstoff | Copyright: NASA

Im Labor gelang es den Forschern, die Mikroben aus dem Mono Lake mit einer stark phosphorarmen Nahrung zu züchten, in dem sie Phosphor durch Arsen ersetzten. Selbst als sie das Phosphor gänzlich durch Arsen ersetzten, führten die Bakterien ihr Wachstum stetig fort. Weiterführende Untersuchungen zeigten dann, dass die Mikroben das Arsen nutzen, um daraus ihre Zellen zu produzieren.

Das Bakterium "GFAJ-1" gewachsen unter Arsen als Nährstoff | Copyright: NASA

Die Schlüsselerkenntnis der Forscher war jedoch, dass die Mikroben das Arsen auch innerhalb ihres vitalen biochemischen Aufbaus, also innerhalb ihrer DNA, den Proteinen, Fetten und Zellmembranen integrierten.

Die Wissenschaftler sind sich sicher, dass ihre Entdeckung große Auswirkung auf zahlreiche Wissenschaftsgebiete haben wird, darunter auch das Studium der Evolution des irdischen Lebens, der organischen Chemie, biochemischer Zyklen, Krankheitsbekämpfung und des Erdsystems. Aber auch und besonders der Mikrobiologie werde sie neue Wege aufzeigen.

"Die Vorstellung einer alternativen Biochemie des Lebens ist ein bekannter Teil der Science Fiction", kommentiert Carl Pilcher, Direktor des" Astrobiology Institute" am "Ames Research Center" der NASA. "Bislang galten Lebensformen, die Arsen als Baustein verwendeten, lediglich als rein theoretische Modelle. Jetzt aber wissen wir, dass derartiges Leben im Mono Lake existiert."

"Wir haben die Tür ein klein wenig geöffnet - und dabei gesehen, was für das Leben anderswo im Universum möglich ist", so Wolfe-Simon auf der NASA-Pressekonferenz. Die neuen Erkenntnisse sollen zukünftig auch dabei behilflich sein, außerirdisches Leben zu finden. Gerade unter dem Einfluss großer Kälte böte Arsen durchaus Vorteile für Lebensformen, erläutert der Chemiker Steven Benner von der "Foundation for Applied Molecular Evolution". Arsen ist demnach chemisch flexibler als Phosphor und somit leichter verfügbar, wodurch es Leben auch unter bislang als unwirtlich geltenden Bedingungen auf fremden Himmelskörpern ermöglichen könnte. Zukünftig sollten Missionen auf der Suche nach Leben auf fremden Planeten und Monden auch nach Arsen als Hinweis auf Leben achten, so die Forderung der Forscher.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / nasa.gov
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