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Forscher rekonstruieren Urformen des Lebens

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20/03/2018

Vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren ist das Leben auf der Erde entstanden. Forschern ist es nun gelungen, Urformen des Lebens teilweise nachzubauen: Das Ergebnis war allerdings nicht so, wie sie sich das vorgestellt hatten.

Der „Last Universal Ancestor“ ist der große hypothetische Bezugspunkt der Biologie. Der gemeinsame Urvorfahr aller heutigen Lebewesen war viel einfacher gebaut als die Zellen der Tiere und Pflanzen. Er ähnelte wohl am ehesten den Einzellern aus der Gruppe der Bakterien bzw. Archeen. Diese beiden Gruppen unterscheiden sich vor allem hinsichtlich ihrer Zellmembran, die Bakterien verwenden dafür eine Sorte von Molekülen (Lipide), die Archeen eine andere. Mischformen kommen nicht vor.

Instabile Ur-Membran?

Die Membran der Urzelle war im Gegnsatz dazu wohl eine Chimäre aus Bakterien- und Archeen-Lipiden. Das könnte man als biochemische Spitzfindigkeit abtun, wenn daran nicht eine wichtiges Argument hängen würde. Dass sich die Großreiche der Bakterien und Archeen bereits in Urzeiten voneinander getrennt haben, könnte - so besagt es zumindest eine verbreitete Hypothese - an der fehlenden Stabilität solcher Chimären gelegen haben. Im Prinzip sollte es in der Chemie wie im Straßenverkehr sein. Linksverkehr funktioniert, Rechtsverkehr funktioniert, beides zusammen ist eher instabil.

Mikroskopische Bilder von Zellen

University of Wageningen / Van der Oost laboratory

Rekonstruierte Urzelle (rechts) im Vergleich mit einem Coli-Bakterium

Forscher von der Universität Groningen haben nun versucht, die Urzelle im Labor nachzubauen. Mit Erfolg: Der Mikrobiologe Arnold Driessen und sein Team stellte mit Hilfe neu entdeckter Enzyme (und ein paar anderen biochemischen Tricks) eine Zelle her, die der gesuchten Urform recht nahe kommt. Ihre Membran war so gebaut, wie es das Evolutionsmodell vorsieht, das Erbgut borgten sich die Forscher allerdings vom Bakterium E. coli aus.

Hypothese widerlegt

Von den prognostizierten chemischen Problemen bemerkten die Forscher nichts: „Die Robustheit der Zellen überraschte uns. Sie teilten sich ganz normal “, sagt Driessen. „Das widerspricht der Annahme, dass gemischte Membranen weniger stabil sind.“ Also zurück zum Start? Warum trennten sich die Bakterien so früh von den Archeen? Driessen glaubt, dass es an der Wirkung der Enzyme lag. Jene der Archeen sind offenbar noch urtümlicher als die der Bakterien, sie sind chemisch noch näher am Ursprung in der „Ursuppe“.

Driessens Zellen sind zwar ihres Erbguts wegen keine vollständig naturgetreuen Rekonstruktionen des „Last Universal Ancestors“. Es handelt sich vielmehr um eine Lebensform, die es so auf diesem Planeten noch nicht gab. Die niederländischen Forscher wollen nun mit den gleichen Methoden Einzeller konstruieren, die selbst bei hohem Druck und hohen Temperaturen überleben können.

Robert Czepel, science.ORF.at

References

Related Publications
  1. Converting into an archaebacterium with a hybrid heterochiral membrane

    Caforio, A., Siliakus, M. F., Exterkate, M., Jain, S., Jumde, V. R., Andringa, R. L. H., Kengen, S. W. M., Minnaard, A. J., Driessen, A. J. M. & van der Oost, J., 3-Apr-2018, In : Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115, 14, p. 3704-3709 6 p., pnas.1721604115.

    Research output: Contribution to journalArticleAcademicpeer-review

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