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"Ferroplasma acidiphilum gehört zu den
Archaebakterien - Mikroorganismen, die in sehr ungewöhnlichen, extremen
Lebensräumen existieren können", erklärt Dr. Olga Golyshina, die
Wissenschaftlerin vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in
Braunschweig, die den Keim vor wenigen Jahren aus Pyrit-Erzen isoliert
und zum ersten Mal beschrieben hat. Ferroplasma lebt an Standorten mit
eisenhaltigen Erzen oder in säurehaltigen Abflüssen aus dem Bergbau. "Da
der Energiegewinn aus Eisenoxidation sehr gering ist, muss Ferroplasma
tonnenweise eisenhaltige Gesteine umwandeln", sagt Professor Ken Timmis,
leitender Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung.
"Es leistet durch seine Stoffwechselaktivitäten eine enorme biochemische
und geologische Arbeit." Gemeinsam mit Kollegen von der Technischen
Universität Braunschweig und dem CSIC Institute of Catalysis in Madrid
hat Timmis die Molekül-Bausteine des Organismus, die Proteine,
untersucht. Das Ergebnis: "Mehr als 80 Prozent der Proteine von
Ferroplasma acidiphilum enthalten Eisenatome ", sagt Dr. Peter Golyshin,
der sowohl an der TU als auch am Helmholtz-Zentrum forscht. " In allen
anderen untersuchten Organismen, auch bei anderen Archaebakterien, sind
eisenhaltige Proteine nur in geringen Mengen vertreten." In den meisten
Fällen dienen die Eisenatome als Stabilisatoren, die die räumliche
Struktur der Proteine in Ferroplasma aufrecht erhalten. Die Forscher
nennen diese Eisenatome in Ferroplasma "iron rivets", zu Deutsch eiserne
Nieten.
Die Entdeckung der einzigartigen, durch "Eisennieten"
verstärkten Protein-Maschinerie von Ferroplasma regt die Wissenschaftler
zu Schlussfolgerungen über die Frühzeit der Evolution an. "Eine derzeit
viel diskutierte Theorie über die Entstehung des Lebens besagt, dass die
frühesten biologischen Moleküle auf Oberflächen mit viel Eisen und
Schwefel entstanden sein müssen", erklärt Timmis. Erze wie etwa Pyrit,
in dessen Nähe Ferroplasma acidiphilum gut wächst, hätten als
Katalysator für die Entstehung der frühesten Bausteine des Lebens
gedient. Die ersten Zellen könnten viele chemische Prozesse mit
Eisen-Schwefel-Katalyse beibehalten haben; vielleicht benutzten sie
Eisen auch als Proteinstruktur-stabilisierendes Element. Später musste
die Evolution auf andere Baupläne für die Proteine ausweichen, um
eisenarme Habitate besiedeln zu können. "Eine absolute Ausnahme bildet
da der Lebensraum, in dem Ferroplasma acidiphilum bis heute zu finden
ist", sagt Timmis. "Hier gibt es gelöstes Eisen weiterhin in Hülle und
Fülle. Möglicherweise gehört Ferroplasma zu einem evolutionären Zweig
des Lebens, der diese Umwelt nie verlassen hat und deshalb die eisernen
Nieten nicht ersetzen musste." |
