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Arsen fressende Bakterien Deutsche Forscher halten Hype für überzogen


Bakterien, die sich von hochgiftigem Arsen ernähren - diese Entdeckung sorgt weltweit für Aufsehen. US-Wissenschaftler feiern den Fund als Meilenstein. Doch nicht jeder Forscher ist davon überzeugt.
Von Lea Wolz

Ob Einzeller, Pflanze, Tier oder Mensch - alles Leben, das wir bis jetzt kennen, ähnelt sich in den Gründzügen. Es setzt sich aus sechs Grundbausteinen zusammen: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Zu diesen sechs könnte nun noch ein weiteres Element kommen - das behauptet zumindest die Astrobiologin Felisa Wolfe-Simon.

Gemeinsam mit anderen US-Forschern hat sie in einem kalifornischen See ein Bakterium gefunden, das sich von hochgiftigem Arsen ernährt. Phosphor, bisher als eine unerlässliche Zutat für alles irdische Leben betrachtet, scheint es nicht unbedingt zu benötigen. An dessen Stelle baut es das giftige Schwermetall in Fette, Proteine und sogar in seine DNA ein, berichten die Wissenschaftler in dem Fachmagazin "Science". Von einer sensationellen Entdeckung ist die Rede. Die Biologiebücher müssten gar an einigen Stellen umgeschrieben werden, heißt es bei der US-Weltraumbehörde Nasa. Schon Tage zuvor hatte sie die Werbetrommel gerührt und eine Entdeckung auf dem Gebiet der Astrobiologie angekündigt, die "Auswirkungen auf die Suche nach Beweisen für außerirdisches Leben haben wird".

Vorgestellt hat die Nasa dann allerdings keine Aliens, wie mancherorts spekuliert wurde, sondern ein irdisches Bakterium mit außergewöhnlichen Fähigkeiten. Doch handelt es sich dabei wirklich um die angekündigte Sensation, die biologische Dogmen umstößt? Deutsche Wissenschaftler sind skeptisch.

Ganz ohne Phosphor ging es nicht

Der Mikrobiologe Johann Haider von der Universität Marburg hält den "großen Hype", der schon jetzt entstanden sei, durch die Daten im Detail nicht gedeckt, wie er "MDR Info" sagte. Auch nach Ansicht des Biochemikers Karl-Heinz van Pee von der Universität Dresden lässt die Studie keine eindeutigen Schlüsse zu. "Man hat es nicht geschafft, das Ganze Phosphor-frei zu machen", sagte er dem Sender. Man müsse die Biochemie nicht neu schreiben, höchstens eine Fußnote machen.

Dass die im Labor gezüchteten Bakterien nicht ganz ohne Phosphor auskamen, darauf weist auch die Biochemikerin Andrea Rentmeister von der Universität Hamburg hin. "Ein vollständiger Austausch fand nicht statt." Eine Tatsache, auf die auch Studien-Mitautor Paul Davies von der Arizona State University aufmerksam machte. Er räumte daher bereits ein: "Der heilige Gral wäre eine Mikrobe, die komplett ohne Phosphor auskommt."

Bis jetzt nur im Labor gezeigt

Die Entdeckung sei "zwar wissenschaftlich auf jeden Fall eine tolle und auch durchaus sensationelle Erkenntnis", sagt Rentmeister. "Ob wir allerdings deswegen Leben auf anderen Planeten entdecken, ist fragwürdig." Chemisch betrachtet sei es auch nicht so überraschend, dass Phosphor und Arsen gegeneinander getauscht werden können. "Dass es theoretisch geht, war bekannt, nur in Organismen gezeigt, hat es bis jetzt niemand."

Phosphat, das Salz des Phosphors, spielt in den Zellen eine wichtige Rolle. Es ist Bestandteil der DNA und RNA, der Trägersubstanz der Erbinformation. "Auch für den Energiestoffwechsel und Proteine ist es bedeutend", sagt Rentmeister. Arsen- und Phosphorsalze ähneln sich wiederum chemisch; eine Eigenschaft, die Arsen für den Menschen so giftig macht. Arsen-Verbindungen, sogenannte Arsenate, können daher problemlos von unseren Zellen aufgenommen werden - stören dort allerdings den Stoffwechsel.

Bei den Bakterien des Stamms GFAJ-1 aus der Familie der Halomonadaceae war dies nicht der Fall. Zwar wuchsen die Bakterien schneller, wenn sie Phosphor-Verbindungen bekamen. "In Engpässen kann dieser Organismus auch Arsen in die DNA mit einbauen", sagt Rentmeister. "Bis jetzt wurde dies aber nur im Labor gezeigt." Dort sei die Arsen-Konzentration viel höher gewesen als im Schlamm des Mono Lake, aus dem die Bodenproben stammen. "Ob etwas derartiges auch unter natürlichen Umständen passieren kann, ist bis jetzt nicht klar", kritisiert auch der Physiker Gerhard Schwehm von der europäischen Weltraumbehörde Esa.

Viele offene Fragen

Die Daten der Studie halten Schwehm und Rentmeister allerdings für belastbar und stichhaltig. "Dass die Bakterien tatsächlich Arsen in ihre Moleküle eingebaut haben, wurde sauber nachgewiesen", sagt Schwehm, der den Fund der US-Wissenschaftler durchaus für "bedeutend" hält. "Ich glaube nicht, dass es ein Schnellschuss ist." Für den Leiter der Rosetta-Mission der Esa, bei der die Oberfläche eines Kometen untersucht werden soll, wirft die Studie auch noch andere Fragen auf: "Wenn wir Leben im Weltall suchen, müssen wir uns nun fragen, ob wir nicht nach anderen Dingen als bisher Ausschau halten müssen."

Die Entdeckung stoße eine Tür auf, sind sich daher beide Wissenschaftler einig. Allerdings seien noch viele Fragen offen, sagt Rentmeister: Wie hat es das Bakterium überhaupt geschafft, seinen Stoffwechsel so umzubauen? Wäre es möglich, dass alle Phosphate gegen Arsenate getauscht werden? Und wie lange überleben solche Bakterien? Denn arsenhaltige Moleküle sind instabiler als Phosphorverbindungen.

Auch der an der Studie nicht beteiligte Astrobiologe Steven Benner von der Foundation for Applied Molecular Evolution in den USA zeigte sich auf der Nasa-Pressekonferenz skeptisch. Noch sei nicht vollständig geklärt, wie die Mikrobe das hochgiftige Schwermetall verwerte. Doch: "Außergewöhnliche Behauptungen verlangen nach außergewöhnlichen Belegen." Die Studie reichte ihm dafür jedenfalls noch nicht aus.

Mit DPA

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