Ärzte Zeitung online, 03.12.2010

Leben mal anders: Bakterien ernähren sich von Arsen

WASHINGTON (dpa). In den Sedimenten des kalifornischen Salzsees Mono Lake haben US-Forscher ein Bakterium entdeckt, das sich von Arsen ernähren kann. Es baut das giftige Schwermetall anstelle von Phosphor in Fette, Proteine und sogar in sein Erbgut ein, berichten die Wissenschaftler. Damit sei zum ersten Mal belegt, dass einer der zentralen Bausteine allen irdischen Lebens durch ein anderes Element ersetzt werden kann.

"Diese Untersuchung erinnert uns daran, dass das Leben, wie wir es kennen, viel flexibler sein kann als wir normalerweise annehmen oder uns vorstellen können", sagte Dr. Felisa Wolfe-Simon vom Astrobiologie-Institut der Weltraumbehörde Nasa in einer Mitteilung der Arizona State Universität. "Wenn etwas hier auf der Erde so etwas Unerwartetes tun kann ­ was kann das Leben dann noch, was wir noch nicht gesehen haben?"

Phosphor gehört mit Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff zu den sechs Elementen, die essenziell für das Leben sind ­ zumindest in seiner bislang bekannten Form. Das Team um Wolfe-Simon wollte herausfinden, ob das Leben auch mit anderen Stoffen funktionieren kann. Die Forscher konzentrierten sich in ihrer Studie auf Arsen, weil das Element Phosphor chemisch sehr ähnlich ist.

Genau diese Ähnlichkeit ist auch der Grund dafür, dass Arsen für die meisten Lebewesen hochgiftig ist: Der Stoffwechsel kann die beiden Elemente in ihrer biologisch aktiven Form nicht auseinanderhalten. Wird jedoch Arsen anstelle von Phosphor aufgenommen, funktionieren zentrale biochemische Vorgänge nicht mehr.

Die Forscher züchteten im Labor Bakterien aus dem Sediment des unwirtlichen Mono Lakes, das stark arsenhaltig ist. Dabei erhöhten sie allmählich die Arsen-Konzentration des Wachstumsmediums. Phosphor gaben sie dem Nährboden hingegen nicht zu (Science online).

Am Ende verblieb eine Bakterienart, die unter diesen Bedingungen überleben und sogar wachsen konnte. Die Forscher identifizierten sie als den Stamm GFAJ-1 aus der Familie der Halomonadaceae. Das Team wies nach, dass die Bakterien tatsächlich Arsen in ihrem Stoffwechsel verwendeten und damit den fehlenden Phosphor ersetzten.

Abstract der Studie "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus"

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