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Die "Arsen-Urzelle" : Ein Leben wie im Film

Der Mono Lake, in dem Felisa Wolf-Simon ihr exotisches Bakterium entdeckte. Bild: Ron Reiring/Mono Lake, CA

Hat eine amerikanische Astrobiologin ein Bakterium gefunden, das auf Arsenbasis funktioniert? Das wäre tatsächlich, wie es die Medienarbeit der Nasa nahelegt, ein großer Fund. Aber Zweifel an ihm sind durchaus angebracht.

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          Es ist nie ein gutes Zeichen, wenn sofort nach einer Erstveröffentlichung unverhohlen – und dann auch noch vom Urheber selbst – gefordert wird, die Lehr- und Schulbücher umzuschreiben. Denkt euch die Geschichte neu, ließ die Weltraumbehörde Nasa nach der Ausstrahlung einer talkshowreifen Vorstellung im Netz vor wenigen Tagen wissen, denn „diese Entdeckung erweitert die Definition von Leben“. Ein starker Auftritt. Ein ausgewachsenes Spektakel. Geradezu filmreif.

          Joachim Müller-Jung
          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Tagelang davor waren schon – gezielt oder nicht – Spekulationshäppchen und Andeutungen über „eine neue Sicht auf außerirdisches Leben“ durch das elektronische Informationsdickicht gewabert, war munter über mögliche neue Lebensformen phantasiert worden. Was da als historische Entdeckung medial zurecht geschmiedet wurde, war von der Zeitschrift „Science“ mit dem üblichen Vorlauf angekündigt und unter Hinweis auf die Sperrfrist mit der Einladung für eine Pressekonferenz versehen worden. Dass das Geheimnis trotzdem durchsickerte, dürfte „Science“ kaum gewundert, geschweige denn beunruhigt haben. Denn es hatte ja per Definition historisches Potential. Also ließ man die Astrobiologin Felisa Wolf-Simon von der Nasa gewähren. Seit Jahren wirbt die Wissenschaftlerin Forschungsmittel mit ihrer Theorie ein, wonach sich irgendwo da draußen im All Leben entwickelt haben könnte, das auf einer anderen chemischen Basis als der irdischen beruht.

          Suche am Grund des Mono Lake

          Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel und Phosphor – das sind die Grundelemente für die Lebensbausteine auf Erden. Die Tragik der Astrobiologie besteht nun darin, dass wir nur diese eine Lebensform kennen – mangels größerer kosmologischer Reichweite. Keine allgemeingültige Definition von Leben jedenfalls gründet sich darauf. Darin sind sich Naturwissenschaftler einig. Theoretisch hätte Leben anderswo mit anderen Grundelementen entstehen können. Wolfe-Simons Theorie setzt da an: Sie hatte sich vor Jahren in den Kopf gesetzt, dass das Stoffwechselgift Arsen wegen seiner chemischen Ähnlichkeiten strukturell das Phosphor als Lebensbaustein ersetzen könnte. Also suchte sie am Grund des Mono Lake, einem extrem salzreichen und arsenhaltigen See in Ostkalifornien nach solchen Exoten.

          Was sie fand, war ein außergewöhnliches Bakterium, ein Vertreter der Halomonadaceae, das sich im Labor auf einem künstlichen Nährboden mit steigender Arsendosis und ohne Phosphorverbindungen als wahrer Überlebenskünstler entpuppte. Es schwoll an, reicherte Arsen an und wollte partout nicht aufhören, sich zu vermehren. Wie das? Ohne Phosphor, das bekanntermaßen das chemische Rückgrat des Erbmaterials, der DNA-Doppelhelix, und in diversen Phosphatverbindungen als Energieträger und in Signalmolekülen der Zelle dient?

          Bis hierhin war der Fund ein Beweis für die extreme Flexibilität und Plastizität irdischen Lebens – eine Fähigkeit, die andere extremophile Mikroben Hitze von 120 Grad überleben lässt oder tödliche Radioaktivität, die sie mit Giftgasen an Tiefseeschloten oder in sauerstofflosen Milieus gedeihen lässt. Zur Plastizität gehört auch, dass chemische Elemente austauschbar sind, Kupfer etwa als Sauerstoffträger im Blut von Gliedertieren statt des Eisens im Hämoglobin. All das sind Verkörperungen irdischen Lebens, entstanden aus der hypothetischen Urzelle auf Erden.

          „Große Idee mit großen Löchern“

          Gleiches gilt für die artifizielle „Arsen-Urzelle“. Ihr Stoffwechsel ist nicht neu, und die Vererbung ist die bekannte. Gibt man nur etwas Phosphor dazu, bleibt das Arsen ungenutzt. Der Grund: Die Verbindungen des Arsenat-Ions in der DNA sind um Größenordnungen instabiler, wird im wässrigen Milieu der Zelle in Minutenschnelle hydrolisiert. Offensichtlich also hat die Laborkreation mit der Bezeichnung „GFAJ-1“ einen – noch rätselhaften – Weg gefunden, unter phosphorlosen Bedingungen die Chemieschredder zu überlisten und mit dem Gift klarzukommen. Akademisch gesehen ist der Arsenkeim demnach vor allem ein gelungenes Evolutionsexperiment in der Retorte. Er wäre jedenfalls absolut singulär – wenn die DNA tatsächlich komplett aus einem Arsen- statt einem Phosphat-Rückgrat bestünde. Die Beweise dafür fehlen allerdings.

          „Eine große Idee mit großen Löchern“, hat der amerikanische Geochemiker Alan Bradley seine Analyse in „Scienceblogs“ (http://tinyurl.com/24t4gsw) überschrieben. In die gleiche Kerbe schlägt die kanadische Mikrobiologin Rosie Redflíeld in ihrer Analyse (http://tinyurl.com/2e7r8m3). Akribisch rekapitulieren beide die Methoden der Nasa-Astrobiologen und zeigen auf, dass die Nachweisverfahren kaum beweiskräftig sind. Bradley hält die beschriebenen Restphosphatmengen in den Petrischalen für groß genug, „normale“ Bakterien-DNA herzustellen. In der Sargasso-See jedenfalls vermögen die dort reichlich vorhandenen Mikroben mit einem dreihundertstel der Phosphatkonzentrationen ganz gewöhnliche Erbmoleküle herzustellen. Warum, fragt inzwischen nicht nur Bradley, hat man nicht die simple Routineprüfung mit einem Massenspektrometer vorgenommen und jedes der 3,5 Millionen DNA-Bausteine von GFAJ-1 einzeln analysiert. Ob es dafür bei der Nasa nicht mehr gereicht hat? Und wo bitteschön waren die Gutachter von „Science“? Ob die schon mit der Nasa selig über den Sternen schwebten?

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