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GFAJ-1 ist ein Bakterienstamm, der aus dem Mono Lake in Zentralkalifornien isoliert wurde. Am 2. Dezember 2010 berichteten die Entdecker bei einer Pressekonferenz der NASA, das Bakterium sei in der Lage, Arsen an Stelle von Phosphor in Biomoleküle wie seine DNA einzubauen. GFAJ-1 wurde isoliert, indem Bakterien aus dem Mono Lake in Nährmedien mit zunehmenden Arsenatkonzentrationen kultiviert wurden. Der Mono Lake wurde als Ausgangspunkt für diese Untersuchungen gewählt, da der See stark basisch sowie sehr salz- und arsenhaltig ist, weshalb an diese Bedingungen angepasste Mikroorganismen wahrscheinlich erschienen.

Entdeckung

Die Entdeckung von GFAJ-1 gelang einer Gruppe von Wissenschaftlern an verschiedenen Forschungsinstituten der USA, die im Auftrag der NASA gemeinsam eine Studie zur Astrobiologie durchführten. Koordiniert und finanziert wurde das Projekt vom NASA-Astrobiologie-Institut am Ames Research Center, die Forscher selbst kamen vom U.S. Geological Survey, der Arizona State University, dem Lawrence Livermore National Laboratory, der Duquesne University und dem Stanford Synchrotron Radiation Center des SLAC. Die Leitung hatte Felisa Wolfe-Simon.

Merkmale

GFAJ-1 ist nach Sequenzanalysen der 16S rRNA ein Gammaproteobacterium aus der Familie der Halomonadaceae. Es kann in aerober Kultur bei einem pH-Wert von 9,8 mit Glukose als Kohlenstoffquelle, Vitaminen und Spurenelementen bei 40 mmol/l Arsenat, aber ohne Phosphat wachsen, auch wenn das Wachstum in Anwesenheit von Phosphat schneller ist. In Anwesenheit von Arsenat wachsen die Bakterien stäbchenförmig mit einer Länge von etwa zwei Mikrometer, einem Durchmesser von etwa einem Mikrometer und weisen etwa das anderthalbfache Volumen von auf phosphathaltigem Nährmedium angezogenen Bakterien auf, was auf eine große vakuolenähnliche Struktur in den Zellen zurückzuführen sein könnte.

Einbau von Arsen in Biomoleküle

Chemische Analysen wiesen darauf hin, dass Bakterien, die in arsenathaltigem, aber phosphatfreiem Nährmedium angezogen wurden, zwar noch geringe Mengen Phosphat enthalten, diese aber für den normalen Stoffwechsel nicht ausreichen sollten. Die hohen Arsenkonzentrationen in den Zellen konnten bei genaueren Analysen in unterschiedlichen Fraktionen wiedergefunden werden, darunter vor allem in den nukleinsäure- und proteinhaltigen Fraktionen. Durch Massenspektrometrie (NanoSIMS) konnte der Einbau von Arsenat an Stelle von Phosphat in die genomische DNA der Bakterien nachgewiesen werden. GFAJ-1 ist damit nicht nur in der Lage, in Anwesenheit hoher Arsenkonzentrationen zu überleben, sondern kann diesen Stoff bei Phosphormangel auch als Phosphorersatz in Biomoleküle integrieren, auch wenn dies mit einem verminderten Wachstum einhergeht. Diese Fähigkeit wird als erster Beleg für eine alternative Biochemie bezeichnet, bei der andere Elemente in den Grundbausteinen einer Zelle verwendet werden als in anderen Lebewesen.[1] Einige 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 (siehe dazu Astrobiologie).

Quelle : Wikipedia

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