Alles Leben auf unserer Erde besteht aus 6 Bausteinen: Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel (CHNOPS). Doch jetzt haben Wissenschaftler herausgefunden, dass eines dieser essenziellen Elemente durch Arsen ersetzt werden kann.
Ein Beitrag von Hans J. Kemm. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.
Auf einer Pressekonferenz am 2. Dezember 2010 haben Wissenschaftler der NASA der Öffentlichkeit präsentiert, dass das Bakterium GFAJ-1 in der Lage sei, Arsen anstelle von Phosphor in Biomoleküle sowie in seine DNA einzubauen. Bei GFAJ-1 handelt es sich um ein Gammaproteobacterium aus der Familie der Halomonadaceae. Es wurde aus Sedimenten des Mono Lake isoliert. Der Mono Lake ist ein See in Mono County im zentral-östlichen Teil von Kalifornien und zählt mit einem pH-Wert von 10 zu den alkalischsten Sodaseen.
Nach der Theorie einiger Astrobiologen wurde schon seit längerer Zeit vermutet, dass die Grundsubstanzen der chemischen Basis CHNOPS austauschbar sein müssten. Chemische Analysen bei dem Bakterium GFAJ-1, welches in arsenhaltigem, aber phosphatfreiem Nährmedium aufgepäppelt wurde, zeigten zwar noch geringe Mengen Phosphat, doch diese waren für den normalen Stoffwechsel nicht zwingend notwendig. GFAJ-1 ist damit nicht nur in der Lage, in Anwesenheit hoher Arsenkonzentrationen zu überleben, sondern kann diesen Giftstoff als Phosphorersatz in Biomoleküle einfügen, auch wenn sich daraus ein verringertes Wachstum ergibt.
(Bild: phschool / BioCoach activity)
Dass der Proband fähig war, dieses hochkonzentrierte Gift überhaupt anzunehmen, ist nicht unbedingt überraschend. Arsen und Phosphor sind sich chemisch ähnlich und können im Körper substituiert werden, jedoch normalerweise im Fall von Arsen mit tödlichen Folgen, zumindest aber stören sie den Stoffwechsel erheblich.
Bis jetzt ist nicht zweifelsfrei geklärt, wie die Mikroben das Arsen verwerteten. Zumindest gilt dieses Experiment jedoch als Sensation, denn die Fähigkeit der Annahme von Arsen wird jetzt als erster Beleg für eine alternative Biochemie bezeichnet. Hier wurden andere Elemente in den Grundbausteinen einer Zelle verwendet als in anderen Lebewesen.
(Bild: WIKIPEDIA / USGS / NASA)
Es bleiben viele Fragen offen. Bewiesen scheint jetzt zwar, dass DNA mit Arsen statt Phosphor genauso stabil und funktionstüchtig ist, wie das schon bekannte Original. Aber ergeben sich aus dieser neuen Situation bisher nicht bekannte chemische Besonderheiten und neue biologische Eigenschaften? Wie wirkt sie sich auf den Organismus aus? Wie kommt es mit der Toxizität des Arsens zurecht?
Die Wissenschaftler haben die Hoffnung geäußert, dass der Beleg für diese bisher nur theoretisch vermutete Möglichkeit auch für die Suche nach möglichem außerirdischen Leben von Bedeutung sein könnte. Nach ihrer Meinung müssen nun ein biologisches Dogma umgeworfen und Lehrbücher umgeschrieben werden. Auf der Suche nach Leben im Sonnensystem oder noch weiter draußen in unserer Milchstraße muss jetzt weiter und freier gedacht werden. Wir müssen ab diesem Datum auch Leben im Auge behalten, wie wir es bisher nicht für möglich gehalten haben.
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