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Arsen-Bakterium: Nasa entdeckt spektakuläre Lebensform

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Das Leben auf der Erde besteht aus sechs chemischen Elementen - jetzt haben Nasa-Forscher ein Bakterium entdeckt, das mit einem siebten umgehen kann: dem giftigen Halbmetall Arsen. Der Fund ist eine Sensation, er verändert die Vorstellung vom irdischen und außerirdischen Leben.

Es kommt selten vor, dass ein wissenschaftlicher Fachartikel bereits vor seiner Veröffentlichung große Beachtung erfährt. Wenn zudem die Nasa noch eigens eine Pressekonferenz zum Thema ankündigt, in der es heißt, man werde "eine astrobiologische Entdeckung vorstellen, die die Suche nach außerirdischem Leben beeinflussen wird", ist die Aufregung groß.

Astrobiologin Felisa Wolfe-Simon und ihre Kollegen präsentieren nun zwar keinen Alien, aber tatsächlich eine wissenschaftliche Sensation: ein Bakterium, das einen der sechs chemischen Grundbausteine des Lebens durch eine giftige Substanz ersetzen könne - durch Arsen. "Es handelt sich um irdisches Leben, aber nicht um Leben, wir wir es bisher kennen", sagte die Astrobiologin Mary Voytek von der Nasa auf der Pressekonferenz am Donnerstagabend.

Ihre Erkenntnisse haben die Gutachter des Magazins "Science" überzeugt, eines der bedeutendsten Wissenschaftsjournale, in dem die Studie nun erschienen ist. "Wir haben die Tür ein klein wenig geöffnet - und gesehen, was für Leben woanders im Universum möglich sein könnte", sagt Wolfe-Simon. Mit den neuen Erkenntnissen ließe sich außerirdisches Leben vermutlich leichter aufspüren.

Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel und Phosphor - das sind die Elemente, aus denen organisches Leben auf der Erde aufgebaut ist. Jedes Lebewesen auf der Erde existiert auf der gleichen chemischen Basis: von der exotischen Mikrobe, die in der lichtlosen Tiefsee an einer ultraheißen Quelle von Schwefelverbindungen lebt, bis hin zum Menschen.

Dass die Grundsubstanzen ersetzbar sind, war bisher nur eine Theorie einiger Astrobiologen. Jetzt meinen Wolfe-Simon und ihre Kollegen, die Idee durch die Mikrobe "GFAJ-1" bestätigt und damit ein biologisches Dogma umgeworfen zu haben. Lehrbücher müssten nun umgeschrieben werden, sagte Nasa-Forscherin Mary Voytek am Donnerstagabend. Für Experten sei es deshalb eine geradezu "schockierende Entdeckung", ergänzte James Elser von der Arizona State University.

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Fotostrecke: Bizarres Bakterium ernährt sich von Arsen
Es sind zwar schon Bakterien bekannt, die mit dem giftigen Halbmetall Arsen zurechtkommen. Doch die jetzt beschriebenen Mikroorganismen halten es nicht nur aus - sie bauen es der "Science"-Studie zufolge sogar in die Moleküle ein, aus denen sie bestehen und nutzen es, um zu wachsen.

Phosphor und Arsen sind sich chemisch ähnlich. Die Ähnlichkeit macht Arsen so gefährlich, denn sie führt dazu, dass das Gift problemlos seinen Weg in Körperorgane und Zellen findet. Verbindungen des Halbmetalls, so genannte Arsenate, werden im Körper eingebaut - sie stören aber später den Stoffwechsel.

Das nun untersuchte Bakterium aus der Familie der Halomonadaceae dagegen kann offensichtlich auch überleben, wenn es Arsenverbindungen in Eiweiße, Fette und sogar ins Erbgutmolekül DNA integriert hat. Felisa Wolfe-Simon vom Astrobiologischen Institut und ihre Kollegen haben "GFAJ-1" im Schlamm des kalifornischen Mono Lake entdeckt, eines Salzsees, in dem hohe Arsenkonzentrationen herrschen. Aus dort entnommenen Proben haben sie im Labor Bakterienkulturen gezüchtet - unter steter Zugabe von Arsen.

Neue Suche nach Leben auf anderen Planeten

"Die Mikroben sollten eigentlich eingehen, aber sie gediehen prächtig", berichtete Wolfe-Simon. Es zeigte sich, dass das Bakterium Phosphor und Arsen gleichermaßen nutzen konnte. Die Fähigkeit mache die Bakterie zu etwas ganz Besonderem, meint der erfahrene Astrobiologe Paul Davies, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. "Allerdings handelt es sich nicht um eine gänzlich fremdartige Lebensform, die einen anderen Ursprung hat als das uns bisher bekannte Leben." Eine Bakterie zu entdecken, die überhaupt keine Phosphorverbindungen mehr enthalte, sei jetzt ein neues Ziel.

Das Ergebnis müsse nun in weiteren Studien bestätigt werden, betonte der Chemiker Steven Benner von der Foundation for Applied Molecular Evolution in den USA auf der Nasa-Pressekonferenz. Noch sei nicht gänzlich klar, wie genau die Mikroben das Arsen verwerteten. Doch allein der Stoffwechsel der Mikrobe gilt als Sensation: "Wenn ein Wesen unseres eigenen Planeten schon so etwas Unerwartetes tun kann, wirft das ein neues Licht auf die Möglichkeiten des Lebens generell", sagt Studienleiterin Wolfe-Simon. Ihre Entdeckung werde die Suche nach Leben im All verändern.

"Ein Grundprinzip bei der Erforschung von möglichem Leben außerhalb der Erde war es, uns an die Verfügbarkeit der vermeintlichen sechs Lebens-Elemente zu halten", sagte Ariel Anbar von der Arizona State University in Tempe, ein weiterer Co-Autor der Studie. "Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass wir auch diesbezüglich weiterdenken müssen: Das Leben kann sogar auf unserem Planeten ganz anders sein, als wir es bisher kannten."

Inbesondere bei großer Kälte böte Arsen durchaus Vorteile für Lebensformen, meint der Chemiker Benner. Denn Arsen sei "chemisch flexibler als Phosphor" und deshalb leichter verfügbar. Es wäre also möglich, dass es auch in der angeblich lebensfeindlichen Umwelt anderer Planeten Leben gebe. Er schloss mit einer Forderung an Astronomen, die mittels Strahlung die chemischen Bestandteile fremder Planeten analysieren: Die Forscher sollten, sagte Benner, nun auch nach Arsen suchen - es könnte ein Hinweis auf Leben sein.

Mit Material von dpa und dapd

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1. Das...
Medienkritiker 02.12.2010
beweist letztendlich, wie relativ und unbedeutend die sogenannten "gesicherten Erkenntnisse" der Wissenschaftler sind. In Wahrheit wissen wir so gut wie garnichts mit Sicherheit, sei es die Urknall-Theorie oder der anthropogene Klimawandel...
2. Ich bin nicht überrascht!
Dumme Fragen 02.12.2010
ich denke, wir werden noch viele interessante Prokaryoten finden. Das Hauptproblem ist ja immer, sie überhaupt erst einmal kultiviert zu bekommen... Ausserdem - wer Carl Sagan "Cosmos" gelesen hat, den überrascht eigentlich nichts mehr... Und so giftig ist das Wasser dort am Monolake nicht - jedenfalls fliegen da immer viele Möwen rum... Aber die haben sich vermutlich schon an das Arsen gewöhnt - kann der Mensch ja auch, wenn er es über längere Zeiträume in geringer, dann langsam ansteigender Dosis regelmäßig zu sich nimmt. Aber was mir nicht so ganz gefällt an der Aufzählung im Artikel: die meisten Organismen auf diesem Planeten kommen auch ohne Kalzium, Natrium, Kalium, Eisen und Magnesium nicht wirklich gut klar... Gut, die werden jetzt nicht in Moleküle eingebaut, höchstens koordiniert, aber trotzdem...
3. @ Medienkritiker
syracusa 02.12.2010
Zitat von Medienkritikerbeweist letztendlich, wie relativ und unbedeutend die sogenannten "gesicherten Erkenntnisse" der Wissenschaftler sind. In Wahrheit wissen wir so gut wie garnichts mit Sicherheit, sei es die Urknall-Theorie oder der anthropogene Klimawandel...
Wir wissen nicht nur "so gut wie" gar nichts sicher, sondern wirklich überhaupt nichts sicher. Das ist ein zentraler Punkt jeglicher Wissenschaft und ganz und gar nichts, was Wissenschaft beliebig macht. Ihr sarkastischer Seitenhieb darauf, dass der anthropogene Klimawandel niemals sicher bewiesen werden kann, wird somit zum Bumerang: natürlich wird der niemals bewiesen werden können. Genau so wenig übrigens, wie Newtons oder Einsteins Theorien jemals bewiesen wurden oder bewiesen werden können. Fakt ist nur - und das wissen wir sicher! - dass wir nichts Besseres haben als Wissenschaft, um unsere Welt und die Vorgänge darin zu beschreiben und vorherzusagen. Und eine dieser Beschreibungen ist, dass nach allem, was wir wissen, der Mensch verantwortlich ist für den größeren Teil des derzeit messbaren Kliamwandels. Sie verlassen sich tagtäglich auf Wissenschaft, und Sie verwetten vielfach täglich sogar Ihr Leben darauf, dass Wissenschaft funktioniert und zutreffenden Vorhersagen macht. Wenn Sie die Wissenschaft dennoch dort ablehnen, wo Ihnen deren Ergebnisse aus offensichtlichen ideologisch motivierten Gründen nicht zusagt, da wirft das nicht ein schlechtes Licht auf die Wissenschaft, sondern nur auf Sie.
4. Auf Thema antworten
BEASTIEPENDENT 02.12.2010
Ich finde das nicht wirklich erstaunlich. Ich war schon immer erstaunt über die borniertheit der Forscher, die sagten, dass es für Leben zwingend Wasser, Kohlenstoff etc. geben muss. Als ob nicht andere Stoffe die gleiche rolle spielen könnten. Statt Kohlenstoff mögen andere Welten Leben auf Silikonbasis ermöglichen oder auf welchem Element auch immer. Eine Flüssigkeit als lösliches Element macht sicher Sinn, aber warum sollte das immer Wasser sein müssen?
5. kT
Kapnix, 02.12.2010
Zitat von Medienkritikerbeweist letztendlich, wie relativ und unbedeutend die sogenannten "gesicherten Erkenntnisse" der Wissenschaftler sind. In Wahrheit wissen wir so gut wie garnichts mit Sicherheit, sei es die Urknall-Theorie oder der anthropogene Klimawandel...
Wissenschaftler wissen die Wahrheit nicht, das haben sie auch nie behauptet. Wissenschaftler entwickeln anhand von Versuchen und Überlegungen Theorien, die so lange bestehen bis sie widerlegt oder erweitert werden. Für die Verkündigung von Wahrheiten sind andere Menschen zuständig, die bei zweifeln an diesen Wahrheiten sehr rabiat werden können. So gesehen ist Ihre Kritik substanzlos.
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