Donnerstag, 2. Dezember 2010

Die Entdeckung arsenbasierter Mikoorganismen

Gerade hat NASA bekannt gegeben, dass ihre Astrobiologie-Abteilung das terrestrische Bakterium mit der Bezeichnung GFAJ-1 entdeckt hat, welcher als erster bekannter Organismus in seiner Biochemie das Element Phosphor durch Arsen ersetzt hat.

Dieser exotische Mikroorganismus wurde im Mono Lake in Kalifornien gefunden. Dies ist ein See, der dreimal salziger als Meerwasser ist und welches hohe Arsenkonzentrationen aufweist.

Bisher dachte man, dass alles Leben hier auf der Erde immer aus Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel, Wasserstoff, Sauerstoff und Phosphor, den sechs Bausteinen lebendiger Materie, aufgebaut war. Die Biomoleküle aller Organismen bestehen zum allergrössten Teil aus diesen sechs Elementen. Doch nun hat man herausgefunden, dass eines dieser essenziellen Elemente durch Arsen ersetzt werden kann.

Dies hat gewaltige Auswirkungen auf unser Verständnis des Lebens hier auf der Erde und auf anderen Planeten.


Das Experiment

Schon seit längerem spekulierten einige Wissenschaftler über die Substitution des Phosphors durch Arsen. Sie wollten diese Vermutung testen und führten folgendes Experiment durch.

Sie erstellten ein selektives Nährmedium, das kein Phosphor aufwies, jedoch hohe Konzentrationen an Arsen beinhaltete. Sie fügten eine Probe aus dem Mono Lake hinzu und schauten, ob bestimmte Mikroorganismen dennoch leben konnten. Normalerweise sollte in dieser lebensfeindlichen Brühe nichts überleben können, doch dieses spezielle Bakterium namens GFAJ-1 überlebte nicht nur, sondern begann sogar stark zu wachsen.

Die phosphorfreie, arsenreiche Umgebung des Experiments war also ideal für GFAJ-1, während es für jede andere Lebensform tödliche Auswirkungen hatte. Durch diese Hürde (das fehlende Phosphor) konnten die Wissenschaftler alle anderen, uninteressanten Mikroorganismen ausschliessen und gezielt (selektiv) mit dem Medium arsenbasierte Mikoorganismen wie GFAJ-1 aufpäppeln, ernähren und wachsen lassen.


Phosphor und Arsen

Phosphor ist limitierend für alles Leben, da es einer der sechs essenziellen Baustoffe für die herkömmliche Form des terrestrischen Lebens ist. ATP (Energievermittler), DNA (Träger des Erbguts), NADH (Elektronentransportmolekül) und viele andere Biomoleküle bestehen aus Phosphor. Alles Leben ist somit auf Phosphor angewiesen - ohne Phosphor ist das bisher uns bekannte Leben nicht möglich. Industriell verwendbares Phosphor ist eine Mangelware auf diesem Planeten, da es nur an wenigen Stellen weltweit gefördert werden kann und da es die Grundlage der modernen Nahrungsversorgung als Bestandteil von Düngemitteln darstellt.

Arsen verhält sich chemisch ähnlich wie Phosphor, da es gleich viele Elektronen in der Valenzschale aufweist. Dies wird dadurch deutlich, dass sich Phosphor und Arsen im Periodensystem in der gleichen Hauptgruppe (untereinander) befinden. Genauso wie Phosphor kann Arsen mit seinen fünf Valenzelektronen ähnliche Bindungskonstellationen eingehen, so dass diese beiden Atome leicht miteinander ersetzt werden können.

Dieses Prinzip der chemischen Ähnlichkeit, die auf ähnliche Elektronenverteilungen in der äussersten Schale basieren, liess schon früh Wissenschaftler darüber spekulieren, ob es nicht auch Leben auf Siliziumbasis gäbe, das statt Kohlenstoff als häufigster Baustein Silizium aufweist. Die Substitution des Kohlenstoffs durch Sililzium wurde bisher jedoch nicht gefunden. Dafür konnte man nun zumindest nachweisen, dass ein anderes der sechs wichtigsten Bausteine des Lebens ersetzt werden kann - und somit das Ersatzprinzip bei den essenziellen Bausteinen des Lebens Tatsache ist.


Die Besonderheit von GFAJ-1

Was ist nun so besonders an GFAJ-1? Es ist die erste nachgewiesene Lebensform, bei der alle Biomoleküle statt Phosphor Arsen verwenden. Seine DNA, sein ATP und all die anderen wichtigen Moleküle sind somit völlig anders aufgebaut als das bisher auf dieser Erde bekannte Leben.

Bisher wusste man nicht, dass DNA mit Arsen statt Phosphor genauso stabil und funktionstüchtig wäre, wie das schon bekannte Original. Welche chemischen Besonderheiten und neuen biologischen Eigenschaften ergeben sich aus dieser Substitution? Beeinflusst der Ersatz das Ablesen der Gene? Verleiht sie dem Organismus neue Möglichkeiten? Wie kommt es mit der Toxizität des Arsens zurecht? Lassen sich diese Organismen für neue bahnbrechende Technologien wie der Abwasserreinigung oder der Phosphorrecyclierung einsetzen?

Es ist als ob wir erstmals mit Hemden aus synthethischen Fasern konfrontiert werden, die unsere bisherigen Kleidungsstücke aus Baumwollfasern und Wolle völlig in den Schatten stellen und mit neuen, genialen Eigenschaften locken.

In diesem Video wird vorgeführt, wie die orangefarbenen Phosphoratome in den Modellen der DNA, des NADH und des ATP durch grüne Arsenatome ersetzt werden, so dass sie die völlig neuen Biomoleküle von GFAJ-1 repräsentieren:


Konsequenzen

Der Nachweis von GFAJ-1 wirft ein faszinierendes neues Licht auf das vielseitige und äusserst anpassungsfähige Leben. Obwohl es sich nachwievor um einen terrestrischen Organismus handelt, zeigt er uns doch auf, welche enorme Verschiedenheit sogar direkt vor unserer Haustüre noch auf Entdeckung harrt.

Genauso wie Gesellschaftsformen, sind auch Mikroorganismen und alles Leben äusseren (naturwissenschaftlich beschreibbaren) Sachzwängen unterworfen, welche den Spielraum der Gesellschaften und Lebewesen diktieren und denen sie sich anpassen und die sie mit etwas Glück sogar überwinden können. Während alle anderen Bakterien krepieren, schafft es GFAJ-1 in einer Umwelt frei von Phosphor zu überleben. Es ist als ob man einer Gesellschaft dabei zuschaut, wenn sie zum ersten Mal ein funktionstüchtiges Flugzeug baut und den Himmel für die Menschheit erobert.

Als weitreichende Konsequenz muss man aus diesem Fund wohl ziehen, dass es nicht die atomare Identität der Bausteine des Lebens ist, welche sie essenziell machen, sondern ihre Anzahl Bindungen, zu denen sie fähig sind und allgemein ihr chemisches Verhalten. Offensichtlich können Elemente mit ähnlicher Bindefähigkeit und ähnlichen chemischen Eigenschaften fast beliebig im Leben ausgetauscht werden, sofern die Umweltbedingungen durch natürliche Selektion die Organismen in eine bestimmte Richtung zwingt. 

Konkret ausgedrückt: Es ist im Prinzip egal, ob es sich um ein Phosphoratom oder um ein Arsenatom handelt, denn beide weisen fast gleiche chemische Eigenschaften auf und können somit die Anforderungen des Lebens erfüllen, wenn die Umwelt die Lebensform dazu nötigt.

Damit kann man fast schon davon ausgehen, dass wir in den Weiten des Alls auf Lebensformen treffen werden, die abhängig von der Art ihrer Umgebung Silizium statt Kohlenstoff oder Selen statt Sauerstoff verwenden.

In was für einer faszinierenden Welt wir doch leben.


Mono Lake in Kalifornien - die Heimat von GFAJ-1

Kommentare:

FEINSTOFF hat gesagt…

Hallo, ich möchte mich wiedermal mit einer Bitte bemerkbar machen - könntest Du wohl das jüngst erschienene Buch "Kinderherz - Familien zwischen Ausgrenzung und Aufbruch" erwähnen? Das wäre super wichtig und gut, da die Einnahmen großteils dem AGENS und dem GLEICHMASS e. V. zukommen und Gleichstellungsarbeit unterstützen. Hier die Infos: http://feinstoffliches.blogspot.com/2010/11/tristan-rosenkranz-hrsg-kinderherz.html

Vielen Dank und herzliche Grüße _ Tristan

P.S.: Mein KOntakt entnimmst Du bei Bedarf bitte der Gleichmass-Website

Anonym hat gesagt…

Für mich ist es schon lange klar, dass sich Leben spontan aus Materie bilden kann. Wo soll es auch sonst herkommen?
Und damit ist natürlich auch klar, dass das Universum vor Leben nur so wimmelt.
Wilhelm Reich hatte in den 1950er Jahren schon die Vermutung dass Leben aus energiereicher Materie entsteht.


http://www.youtube.com/watch?v=ueeioko87g4

Manifold hat gesagt…

Wilhelm Reich war ein parawissenschaftlicher Esoteriker, den man nicht erst nehmen muss.

Seine Unseriosität erkennt man klar an seinen Ansichten bezüglich Krebs:

"Seine besondere Aufmerksamkeit galt der Erforschung der Krebserkrankungen, seiner Meinung nach eine Erkrankung des gesamten Organismus, der eine gestörte Pulsation des Orgons im Körper zugrunde liege, die wiederum in der Unfähigkeit des Organismus wurzele, sich vollständig den vegetativen Zuckungen im Orgasmus hinzugeben."

http://de.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Reich#Reichs_Werk

Dabei wissen wir heute sehr genau wie Krebs entsteht und können ihn sogar in gewissen Fällen erfolgreich bekämpfen oder durch Prävention vermeiden.

Dafür brauchen wir keine geisteswissenchaftliche Esoterik.

Anonym hat gesagt…

Sarkasmus an:
Was redest du da Manifold, ist doch alles nur kulturell geschaffen. Die Millionen spanische Grippetoten hat es doch gar nie gegeben lehrt uns die Genderforschung
Sarkasmus aus.

Wiederum ein Beweis gegen die Gendertheorie. Mich würde mal interessieren ob die gute Butler Aspirin schluckt bei Kopfbeschwerden oder einfach die kulturelle Haltung dazu ändert :)

Zeitraffer hat gesagt…

Krebs ist eine heimtückische und unberechenbare Krankheit, ein guter Nachbar von mir ist vor einigen Wochen daran gestorben. Der Krebs hat Ihn Stück für Stück zerfressen.
Natürlich gibt es große Fortschritte in der Medizin, und über den Krebs weiß man sehr viel, diverse Krebs-Patienten werden geheilt.
Aber in den seelenlosen Krankenhäusern lauern auch viele Gefahren, viele Krankenschwestern und Ärzte haben keine Manieren und oft sind die schlecht bezahlten Reinigungskräfte die einzigen Menschen die dort wirklich arbeiten.
Diese ganzen Wissenschaftler, Intelektuellen, Professoren, Richter, Staatsanwälte und Chef-Ärzte werden weitgehend von Eigeninteressen geleitet.
Anmaßung und Schaumschlägerei verkaufen sie als sensationelle Entdeckungen, auf so eine "Elite", könnte Ich auch gut verzichten.

Meine aktuellen Buchempfehlungen:
Unsere Lügengesellschaft, Wolfgang Reinhard
und
totgedacht, Warum Intellektuelle unsere Welt zerstören, Roland Baader

Zeitraffer hat gesagt…

Schade dass nicht ich und Manifold auf diese Arsen fressende Bakterien gestoßen sind, hätten wir doch gleich mehrere Milliarden Fördergelder dafür eingeheimst.

Oder wieviele Koffer voller Geld bekommt diese PR-Frau Felisa Wolfe-Simon jetzt für ihr wissenschaftliches "Meilenstein" ?

Ich halte den Hype um diese Hochstablerin für überzogen.

:-)

Anonym hat gesagt…

Meine lieben Freunde!

Ich habe mir lange Zeit gedacht, was ihr macht ist falsch. Aber Leute, seitdem ich mitbekommen habe, wie Feministinnen argumentieren, wie sie noch behaupten, sie hätten das Recht postnatal abzutreiben, zu töten, seitdem bin ich auf eurer Seite.

Ein Beispiel, welches bis 2003, nicht zuletzt durch feministische Agitation, in den USA rechtlich legitim war:
"Amerika hat ja die besonders barbarische »Teilgeburtsabtreibung« hervorgebracht, die auf der Rechtsaussage beruht, daß derFötus sich in der Entscheidungsgewalt der Mutter befände, solange sein Kopf die Mutter nicht verlassen hat. Aus diesem Grund wurde die Geburt mit weheneinleitenden Mitteln eingeleitet, das Kind im Mutterleib ggf. gedreht und an den Beinen bis zum Hals herausgezogen. Dem Kind wurde dann das Hirn punktiert und ausgesaugt, so daß es starb."
Quelle: http://www.geiernotizen.de/tiller-the-killer

Wenn ich mir vorstelle, daß gerade in dem Augenblick wo das gesunde Kind die Mutter verlassen würde, es gezielt getötet wird, ich wüßte nicht, wie ich reagieren würde, wenn ich Vater wäre!

Die sind doch alle krank.

Anonym hat gesagt…

Okay Manifold, mit meinem Link auf Wilhelm Reich habe ich vielleicht das Thema verfehlt. Aber so leicht kommst Du mir nicht davon. Wilhelm Reich war einer der besten Schüler von Sigmund Freud und er hat immer sehr konsequent gedacht. Wikipedia Artikel fasse ich mit nur mit Handschuh an. Krebs heilen wir nicht, wir schneiden ihn raus, bestrahlen ihn und vergiften unseren Körper mit Chemotherapie. Das ist unser Konzept. Das klappt soweit, aber eine wirkliche Heilung von Krebs ist es nicht.