Wissenschaft Vermeintliches Arsen-Bakterium hat normalen Stoffwechsel

Ein Bakterium, das vermeintlich einen anderen Stoffwechsel aufweist als der Rest des irdischen Lebens, ist ganz normal: Zwei Forschergruppen haben die Hypothese von Nasa-Wissenschaftlern widerlegt, das Bakterium baue Arsen statt Phosphor in sein Erbgut ein.

Im Dezember 2010 überraschten US-Wissenschaftler die Welt damit, dass sie Bakterien entdeckt hätten, die Arsen statt Phosphor als chemischen Grundbaustein verwendeten. Zwei neue Studien widerlegen diese These.

Sechs Elemente

Alles Leben auf der Erde beruht auf sechs chemischen Elementen - Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor, kurz: COHNSP. Phosphor ist dabei ein wichtiger Bestandteil der Desoxyribonukleinsäure (DNA), die die Erbinformation trägt, sowie des Adenosintriphosphats (ATP), einem Energielieferanten für die Zellen.

Die Nasa-Wissenschaftler wollten seinerzeit herausgefunden haben, dass das Bakterium Gamaproteobacteria (GFAJ-1) Arsen statt Phosphor als Zellbaustoff einsetzen könne. Sie hatten GFAJ-1 im Mono Lake gefunden, einem See im US-Bundesstaat Kalifornien mit einem hohen Gehalt an Alkali, Salz und Arsen. Ihre Schlussfolgerung: Wenn ein Mikroorganismus dazu in der Lage sei, dann könnte es außerirdisches Leben geben, das auf anderen chemischen Grundbausteinen basiere.

Arsenhaltiger Zucker

Zwei Forschergruppen aus Europa und Nordamerika haben diese These überprüft und sind zu dem Schluss gekommen, dass Nasa-Wissenschaftler falsch lagen. Die Forschungsgruppe um Julia Vorholt und Tobias Erb von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich hat die GFAJ-1-Bakterien mit hochauflösender Massenspektrometrie und einer neu entwickelten computergestützten Analyse untersucht, die Kombinationen arsenhaltiger Biomoleküle simuliert. Dabei hätten sie tatsächlich arsenhaltigen Zucker entdeckt, schreiben die Schweizer in der Fachzeitschrift Science. Diesen habe das GFAJ-1 aber nicht selbst gebildet, erklärt Erb, "sondern es handelt sich um einen spontanen Prozess."

Sie hätten keine Hinweise gegeben, dass der Arsenzucker auch in den Stoffwechsel integriert wurde. Stattdessen habe das Bakterium einen konventionellen Stoffwechsel auf COHNSP-Basis gezeigt. "Demzufolge gibt es keinen Anhaltspunkt, dass GFAJ-1 mit Hilfe arsenhaltiger Biomoleküle wächst oder sie aktiv als Zellbaustein nutzt", resümieren die Forscher aus Zürich.

Freies Arsen

Auch die Wissenschaftler von der Universität in Princeton im US-Bundesstaat New Jersey und der Universität der kanadischen Provinz British Columbia in Vancouver widerlegten die Annahme der Nasa-Forscher. Sie hatten GFAJ-1-Erbgut untersucht und dabei auch Spuren von Arsen gefunden. Das Halbmetall sei jedoch frei und nicht in die DNA eingebaut gewesen, berichten die Forscher in einem Aufsatz, der ebenfalls in Science veröffentlicht wurde.

Die Bakterien konnten zwar in einer Nährlösung mit hohem Arsenanteil überleben. Sobald aber keine Spuren von Phosphor mehr darin enthalten waren, hörten sie auf zu wachsen. Damit bleibt das COHNSP-Dogma erhalten, eine biologische Revolution hat nicht stattgefunden. Oder wie die Schweizer konstatieren: "Außerirdisches Leben bleibt irdisch".