Sonntag, 18.04.2021
 
Seit 16:10 Uhr Büchermarkt
StartseiteForschung aktuellHartgesottene Extremisten30.05.2005

Hartgesottene Extremisten

US-Forscher entdecken Arsen fressende Bakterien

<strong>Biologie. - Selbst in den unfreundlichsten Umgebungen stoßen Biologen auf Mikroorganismen, die sich dort heimisch eingerichtet haben. In einem kalifornischen Salzsee fanden US-Wissenschaftler jetzt Bakterien, die sich überdies von einer ansonsten wenig bekömmlichen Chemikalie ernähren: Arsen.</strong>

Von Volker Mrasek

Extremophile Bakterien nutzen auch wahres Gift als Energiequelle.   (www.mbl.edu)
Extremophile Bakterien nutzen auch wahres Gift als Energiequelle. (www.mbl.edu)

"Oh no, I wouldn't call it hell on earth."

Er würde es nicht als Hölle auf Erden bezeichnen, sagt Ronald Ormeland vom Geologischen Dienst der USA im kalifornischen Menlo Park. Aber extrem ist er schon, der Salzsee in der Mojave-Wüste, in den der Mikrobiologe seit Jahren immer wieder eintaucht - bildlich gesprochen. Nicht weit weg liegt auch das berühmte Death Valley, das Tal des Todes ...

"Man sieht kein Wasser, wenn man zu dem See kommt, sondern eine Salzkruste. Sie ist fünf oder sechs Zentimeter dick. Man kann sogar darauf gehen. Darunter steckt die Sole, also eine wässrige Salzlösung. Und unter der Sole befindet sich das Sediment des Sees, wo es an Sauerstoff mangelt und wo die Mikroorganismen leben, die uns interessieren."

Searles Lake heißt der Salzsee in der hitzeflimmernden Wüste. Er ist nur ein paar Kilometer groß und auch sonst nicht weiter bemerkenswert - wenn da nicht diese Untergrund-Armee von Bakterien wäre, denen das Salz offenbar nichts anhaben kann. Die robusten Mikroben nutzen eine ungewöhnliche Energiequelle: das chemische Element Arsen. In seinen Verbindungen kommt es in unterschiedlichen Wertigkeiten vor, wie der Chemiker sagt. Als sogenanntes Arsenat oder fünfwertiges Arsen - das ist die harmlosere Form. Und als Arsenit oder dreiwertiges Arsen - das ist die hochgiftige Variante. Ormeland:

"Wir haben extrem hohe Arsen-Gehalte in Sole und Sediment gefunden. Doch das war nicht die einzige Überraschung! Es stellte sich heraus, dass es einen Stoff-Kreislauf im See gibt, bei dem drei- und fünfwertiges Arsen ineinander umgewandelt werden. Den Bakterien im Sediment steht kein Sauerstoff zur Verfügung. Stattdessen, so könnte man sagen, atmen sie Arsenat. Und geben das giftige Arsenit ab. Bakterien in der Sole dagegen verfügen über Sauerstoff, und sie gewinnen Energie, indem sie Arsenit oxidieren. So entsteht wiederum das "harmlosere Arsen". Mit dieser Aktivität unter so extremen Bedingungen hatten wir nicht gerechnet!"

Wenn es an Sauerstoff in der Umgebung fehlt, holen sich Bakterien das wichtige Lebenselixier ersatzweise aus allen möglichen anorganischen Verbindungen, zum Beispiel aus Sulfaten oder Nitraten. Doch das ist im unwirtlichen Searles Lake nicht möglich. Dort überleben nur Mikroben, die Salz aktiv aus ihren Zellen pumpen können. Das aber kostet viel Energie - mehr, als sich beispielsweise aus gewöhnlichen Sulfaten gewinnen lässt. Die salztoleranten Bakterien im Searles Lake leben deshalb von den Arsen-Verbindungen. Denn in ihnen stecken viel größere Energiemengen. Der Extremfall Salzsee lehrt die Forscher einmal mehr, was in der Natur alles möglich ist. Doch es gebe auch einen praktischen Nutzen der Entdeckungen, sagt John Stolz, Professor für Biologie an der Duquesne-Universität in Pittsburgh. Auch er zählt zu den Autoren der neuen Studie:

"Was wir aus den Befunden lernen können, ist, dass Arsen ein wichtiges Element in biologischen Systemen sein kann. Dass Mikroorganismen es reduzieren und oxidieren. In Amerika verwenden wir Arsen als Unkrautvernichter auf Golfplätzen und sogar in der Hühnermast. Es ist die dreiwertige Form, und sie gilt als ungiftig. Aber wir müssen sehen: Es gibt Organismen in der Umwelt, die angeblich unbedenkliche Verbindungen in giftiges Arsen umwandeln."

Vielleicht eignen sich Bakterien mit der Vorliebe für Arsen eines Tages auch dazu, verseuchte Grundwasser-Leiter wie in Bangladesh von dem Giftstoff zu reinigen - als biologische Putzkolonnen. Ansonsten zeigt auch die US-Raumfahrtbehörde Nasa reges Interesse an dem salzigen Wüsten-See - und sponsort die Arbeiten von Ron Ormeland:

"Umweltbedingungen wie im Searles Lake herrschten einst vielleicht auch auf dem Mars. In Zeiten von aktivem Vulkanismus könnten dort genauso arsenreiche Salzseen entstanden sein. Und wer weiß? Vielleicht beherbergten auch sie einst Leben auf der Basis von Arsen."

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk