"I like to introduce to you today the bacterium GFAJ-1."
Auf einer Nasa-Pressekonferenz stellte Felisa Wolfe-Simon ihre Entdeckung vor: das Bakterium GFAJ-1. Wobei GFAJ für "Gib Felisa einen Job" steht. Was auf dem Bild wie winzige Kartoffeln aussieht, sind ihrer Ansicht nach höchst ungewöhnliche Bakterien:
"Alles Leben, das wir kennen, braucht Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Diese sechs Elemente setzt das Leben bei seinen zentralen Bausteinen ein, DNA, RNA, Eiweißen oder Fetten. Wir haben nun einen Organismus entdeckt, der in diesen wichtigen Biomolekülen ein Element durch ein anderes ersetzt."
Und zwar baue GFAJ-1 in seinen Eiweißen, Fetten und sogar in der DNA Arsen anstelle des lebenswichtigen Phosphors ein. Das würde bedeuten, dass es das Arsen nicht nur aushält, sondern es sogar benutzt – und das wäre eine Sensation:
"Im Periodensystem steht Arsen direkt unter Phosphor. Die Atome sind in etwa gleich groß, und sie sind sich von ihren chemischen Eigenschaften her so ähnlich, dass Zellen sie nicht auseinander halten können: Für sie sieht Arsen aus wie Phosphor, aber es ist für sie giftig."
Leicht süßlich schmeckend und geruchlos, lässt Arsen seine Opfer qualvoll sterben. Der Grund: Als Arsensalz ersetzt es in den Molekülen die Phosphorsalze und zerstört dabei den Stoffwechsel. GFAJ-1 scheint jedoch damit klarzukommen. Entdeckt haben die Forscher das Bakterium im Schlamm des kalifornischen Mono Lakes:
"Dieser See ist nicht nur sehr salzig, sondern enthält auch große Mengen an Arsen. Deshalb hatten wir ihn uns ausgesucht, und auch, weil er einfach zu erreichen war und dort bereits mikrobiologische Untersuchungen durchgeführt worden sind."
Paul Davies von der Arizona State University. Die Schlamm- und Seewasserproben landeten in Petrischalen. Dann mussten die Mikroorganismen darin einiges über sich ergehen lassen: An sich gab es alles, was sie mögen - nur keinen Phosphor, aber dafür immer höhere Arsendosen. Ein Bakterienstamm überlebte die Tortur, wuchs sogar weiter. Wolfe-Simon:
"Wir stellten dann fest, dass diese Bakterien das Arsen nicht nur aufgenommen haben - und schon das ist ungewöhnlich. Sie haben es auch in ihre Zellen eingelagert. Es steckte sogar in der Bakterien-DNA, wo es anscheinend das Phosphat ersetzt, das sozusagen das Rückgrat der DNA bildet."
Dieser ungewöhnliche Stamm gehört zur Familie der Halomonadaceae - normalen Mikroorganismen, die von Natur aus mit sehr geringen Phosphatmengen auskommen. Bei dem Laborversuch stellte sich der Stoffwechsel von GFAJ-1 auf Arsen um, erklären die Forscher. Allerdings wuchs es nun langsamer, blähte sich auf - wohl weil sich in seinem Inneren Strukturen bildeten, die wie Bläschen aussehen. Mit Phosphor fühlte sich GFAJ-1 eindeutig "wohler". Außerdem verraten Spuren von Phosphor im Zellinneren, dass es nicht komplett darauf verzichten kann. Paul Davies:
"Derzeit wissen wir noch nicht, wie sich die Mikroben von Phosphor auf Arsen umstellen, wir haben keine Ahnung, wie sie es schaffen, in einer arsenreichen Umgebung nicht nur zu überleben, sondern sich auch zu vermehren."
Für Felisa Wolfe-Simon und Paul Davies stellt sich trotz der Unsicherheiten die Frage, ob auf anderen Planeten Leben ganz auf Arsen statt auf Phosphor setzt. Und sie überlegen, ob die ersten irdischen Lebewesen das leichter lösliche Arsen statt des chemisch stabileren Phosphors eingesetzt haben könnten – dann wäre GFAJ-1 so etwas wie ein lebendes Fossil, und die heute allgegenwärtige Biochemie wäre erst später entstanden. Und die Forscher hoffen, auf der Erde "fremdes" Leben zu entdecken. Davies:
"GFAJ-1 gehört nicht zu einem anderen Stammbaum des Lebens, sondern zu dem, auf dem auch wir sitzen. Wir suchen jedoch neue Organismen, die unabhängig von uns auf der Erde entstanden sind, die auf einem anderen Stammbaum des Lebens sitzen. Solche Organismen zu finden, das wäre der Heilige Gral dieser Forschung."
Allerdings werde die Suche nicht ganz einfach sein, erklärt Paul Davies. GFAJ-1 lehre nämlich, dass diese erhofften Mikroorganismen durchaus genauso aussehen könnten wie die ganz normalen. Mit bloßem Auge wäre die Fremdartigkeit nicht zu entdecken.
Auf einer Nasa-Pressekonferenz stellte Felisa Wolfe-Simon ihre Entdeckung vor: das Bakterium GFAJ-1. Wobei GFAJ für "Gib Felisa einen Job" steht. Was auf dem Bild wie winzige Kartoffeln aussieht, sind ihrer Ansicht nach höchst ungewöhnliche Bakterien:
"Alles Leben, das wir kennen, braucht Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Diese sechs Elemente setzt das Leben bei seinen zentralen Bausteinen ein, DNA, RNA, Eiweißen oder Fetten. Wir haben nun einen Organismus entdeckt, der in diesen wichtigen Biomolekülen ein Element durch ein anderes ersetzt."
Und zwar baue GFAJ-1 in seinen Eiweißen, Fetten und sogar in der DNA Arsen anstelle des lebenswichtigen Phosphors ein. Das würde bedeuten, dass es das Arsen nicht nur aushält, sondern es sogar benutzt – und das wäre eine Sensation:
"Im Periodensystem steht Arsen direkt unter Phosphor. Die Atome sind in etwa gleich groß, und sie sind sich von ihren chemischen Eigenschaften her so ähnlich, dass Zellen sie nicht auseinander halten können: Für sie sieht Arsen aus wie Phosphor, aber es ist für sie giftig."
Leicht süßlich schmeckend und geruchlos, lässt Arsen seine Opfer qualvoll sterben. Der Grund: Als Arsensalz ersetzt es in den Molekülen die Phosphorsalze und zerstört dabei den Stoffwechsel. GFAJ-1 scheint jedoch damit klarzukommen. Entdeckt haben die Forscher das Bakterium im Schlamm des kalifornischen Mono Lakes:
"Dieser See ist nicht nur sehr salzig, sondern enthält auch große Mengen an Arsen. Deshalb hatten wir ihn uns ausgesucht, und auch, weil er einfach zu erreichen war und dort bereits mikrobiologische Untersuchungen durchgeführt worden sind."
Paul Davies von der Arizona State University. Die Schlamm- und Seewasserproben landeten in Petrischalen. Dann mussten die Mikroorganismen darin einiges über sich ergehen lassen: An sich gab es alles, was sie mögen - nur keinen Phosphor, aber dafür immer höhere Arsendosen. Ein Bakterienstamm überlebte die Tortur, wuchs sogar weiter. Wolfe-Simon:
"Wir stellten dann fest, dass diese Bakterien das Arsen nicht nur aufgenommen haben - und schon das ist ungewöhnlich. Sie haben es auch in ihre Zellen eingelagert. Es steckte sogar in der Bakterien-DNA, wo es anscheinend das Phosphat ersetzt, das sozusagen das Rückgrat der DNA bildet."
Dieser ungewöhnliche Stamm gehört zur Familie der Halomonadaceae - normalen Mikroorganismen, die von Natur aus mit sehr geringen Phosphatmengen auskommen. Bei dem Laborversuch stellte sich der Stoffwechsel von GFAJ-1 auf Arsen um, erklären die Forscher. Allerdings wuchs es nun langsamer, blähte sich auf - wohl weil sich in seinem Inneren Strukturen bildeten, die wie Bläschen aussehen. Mit Phosphor fühlte sich GFAJ-1 eindeutig "wohler". Außerdem verraten Spuren von Phosphor im Zellinneren, dass es nicht komplett darauf verzichten kann. Paul Davies:
"Derzeit wissen wir noch nicht, wie sich die Mikroben von Phosphor auf Arsen umstellen, wir haben keine Ahnung, wie sie es schaffen, in einer arsenreichen Umgebung nicht nur zu überleben, sondern sich auch zu vermehren."
Für Felisa Wolfe-Simon und Paul Davies stellt sich trotz der Unsicherheiten die Frage, ob auf anderen Planeten Leben ganz auf Arsen statt auf Phosphor setzt. Und sie überlegen, ob die ersten irdischen Lebewesen das leichter lösliche Arsen statt des chemisch stabileren Phosphors eingesetzt haben könnten – dann wäre GFAJ-1 so etwas wie ein lebendes Fossil, und die heute allgegenwärtige Biochemie wäre erst später entstanden. Und die Forscher hoffen, auf der Erde "fremdes" Leben zu entdecken. Davies:
"GFAJ-1 gehört nicht zu einem anderen Stammbaum des Lebens, sondern zu dem, auf dem auch wir sitzen. Wir suchen jedoch neue Organismen, die unabhängig von uns auf der Erde entstanden sind, die auf einem anderen Stammbaum des Lebens sitzen. Solche Organismen zu finden, das wäre der Heilige Gral dieser Forschung."
Allerdings werde die Suche nicht ganz einfach sein, erklärt Paul Davies. GFAJ-1 lehre nämlich, dass diese erhofften Mikroorganismen durchaus genauso aussehen könnten wie die ganz normalen. Mit bloßem Auge wäre die Fremdartigkeit nicht zu entdecken.