Mikrobenfund : Es gibt doch kein Leben auf Arsen-Basis

Das Leben neu definiert? Eine Mikrobe könne lebenswichtiges Phosphat durch Arsenat ersetzen, schrieben Biologen 2010. Neue Analysen widerlegen den Sensationsfund nun.

Ein kurzer Satz vernichtet die Sensation, die die US-Weltraumagentur Nasa im Dezember 2010 verkündet hatte: "GFAJ-1 verstößt nicht gegen die lang etablierten Regeln des Lebens". Diese nüchterne Erkenntnis dürfte die Redaktion des hoch angesehenen Wissenschaftsmagazins Science mit knirschenden Zähnen in ihre Mitteilung geschrieben haben. Sie hatte vor anderthalb Jahren eine Studie von Felisa Wolfe-Simon und ihren Kollegen veröffentlicht, die Unerhörtes offenbarte : Im salzhaltigen und giftig arsengesättigten Mono Lake in Kalifornien hatten die Biologin und ihr Team eine Mikrobe namens GFAJ-1 entdeckt, die den Grundsätzen des Lebens zu trotzen schien. Eine gewagte Interpretation, die um die Welt ging.

Zwei unabhängig voneinander arbeitende Wissenschaftlergruppen entziehen dem eigentümlichen Bakterium GFAJ-1 nun den arsenhaltigen Lebenshauch. Mitnichten würde die Mikrobe in ihren Molekülen und schon gar nicht in ihrem Erbgutstrang das lebenswichtige Phosphat durch Arsenat ersetzen können. Genau das hatte Wolfe-Simon in ihrer Studie und in einer dramatisch von der Nasa angekündigten Pressekonferenz 2010 behauptet. Damals sprach die Weltraumbehörde von einem astrobiologischen Knüller, der "Auswirkungen auf die Suche nach Beweisen für außerirdisches Leben hat".

Damit ist es nun wohl vorbei. GFAJ-1 ist nicht mehr als eine äußerst skurrile Mikrobe, die sich letztlich an eine extreme Lebenswelt angepasst hat. Das ist für Forscher interessant, stellt aber nicht das Rezept des Lebens infrage, das allen Organismen sechs Grundelemente verordnet: Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel und eben Phosphor. Das für Lebewesen normalerweise hochgiftige Arsen ist dem Phosphor zwar chemisch sehr ähnlich, doch lässt es sich kaum ins Rückgrat der DNA einbauen – zumindest überlebt das selbst die Mikrobe GFAJ-1 nicht.

Kritik und Zweifel seit der Veröffentlichung

Verständlich, dass das Magazin Science nach so viel Brimborium nun einen Bogen um allzu viel Aufsehen macht. Fast heimlich stellte das Magazin die beiden Untersuchungen online, die den Arsen-Bakterium-Fund auf Normalmaß stutzen. Der wurde bereits von Beginn an von zahlreichen Forschern heftig kritisiert und angezweifelt . "Das ist ein Schnellschuss", hatte etwa Johann Heider ZEIT ONLINE damals gesagt . Der Mikrobiologe von der Philipps-Universität in Marburg stellte die Daten infrage. "So wie die dokumentiert sind, kann man einen solchen Organismus nicht bestätigt sehen." – "Einige Kontrollen mehr wären nicht schlecht gewesen", sagte auch Hans Lehrach vom Max-Planck-Institut für Molekulargenetik.

Wie hatten es Wolfe-Simons Ergebnisse nur durch den wissenschaftlichen Gutachterprozess von Science geschafft? Das fragte sich auch Rosemary Redfield von der kanadischen Universität von British Columbia. Anfangs dokumentierte die Mikrobiologin ihre Kritik an der vermeintlichen Arsenmikrobe in ihrem Blog . Nun ist sie Mitautorin einer der Studien, die den Fund widerlegt hat . Darin schreiben sie und ihre Kollegen, dass Arsenat – das Salz des Elements –  keineswegs GFAJ-1-Bakterien wachsen lässt, wenn denen das Phosphat ausgeht. In der DNA der Mikroben fanden sie lediglich Spuren von freiem Arsenat. "Die fundamentalen Moleküle, die in allen Lebensformen verewigt sind, bleiben unveränderlich."

Sven Stockrahm

Sven Stockrahm ist Redakteur im Ressort Wissen von ZEIT ONLINE. Seine Profilseite finden Sie hier.

Zu ähnlichen Ergebnissen kommen Schweizer Chemiker und Mikrobiologen von der ETH  Zürich in der zweiten nun von Science veröffentlichten Studie : "GFAJ-1 kann Arsenat widerstehen, bleibt aber ein phosphatabhängiges Bakterium."

Wolfe-Simon und ihr Team dürften sich an ihrer Entdeckung nun nicht mehr so sehr freuen. Im Nachhinein vergeblich hatten sie noch versucht ihre Resultate in Science im Juni 2011 zu verteidigen . "Unsere Interpretation des Arsenaustauschs ist durchführbar", schrieben sie als Antwort auf mehrere kritische Expertenkommentare. Die Deutung scheint nun nicht mehr haltbar.

Damit ist die Geschichte über die Mikrobe wohl erzählt. Sie belegt, wie vorsichtig Wissenschaftler mit der Interpretation ihrer Ergebnisse umgehen sollten – und wie streng Wissenschaftsmagazine diese prüfen müssen. GFAJ-1 hätte eine monumentale Entdeckung sein können. Schon am Anfang hätten dies jedoch weitere Analysen entkräften können. Was bleibt, ist ein peinlicher Hype, den Nasa und Science veranstaltet haben.

Der Wissenschaft selbst schadet das nicht, was auch die Science -Redaktion nüchtern konstatiert: "Der wissenschaftliche Prozess ist naturgemäß ein sich selbstkorrigierender, sobald Forscher versuchen, veröffentlichte Ergebnisse zu reproduzieren." Dem öffentlichen Ansehen der Wissenschaft sind vermeintliche Sensationsmeldungen aber wohl kaum zuträglich.

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Kommentare

16 Kommentare Seite 1 von 2 Kommentieren

Ich würde das gar nicht so eng sehen

Dass man auf der Erde mit den dort vorherrschenden sehr spezifischen Umweltbedingungen Leben finden könnte, das nach Regeln abseits des "Mainstreams" funktioniert, ist extrem unwahrscheinlich.

So nett die Idee ist, dass man die Rolle von Phosphor im Stoffwechsel eventuell auch bei irdischem Leben durch das chemisch ähnliche Arsen ersetzen könnte, so unwahrscheinlich ist das.

Phosphor hat auf der Erde einen Anteil an der Masse der Erdhülle von 0,09%, während es bei Arsen nur 5,5 ppm sind. Da ist es nicht sehr wahrscheinlich, dass sich ein evolutionärer Weg, der den Pfad des Phosphors in wichtigen Schlüsselpositionen des Stoffwechsels und des Zellaufbaus genommen hat, sich so ohne weiteres auf Arsen umstellen lässt. Dafür unterscheiden sich die chemischen Eigenschaften dieser beiden Elemente zu stark.

Das heißt aber nicht zwingend, dass unter anderen Umweltbedingungen keine Evolution stattgefunden haben könnte, die aufgrund fundamental anderer Umweltbedingungen auf anderen Elementen beruht, wie das Leben auf der Erde. Die Bedingungen zur Entstehung von Leben müssen eben zu dem evolutionären Prozess passen, der unter den gegebenen Umständen möglich ist. Umgekehrt wird da kein Schuh draus.

Das würde ich nicht so hart beurteilen.

Immerhin ist es ein Beweis für die Flexibilität des Lebens auf der Erde. Selbst wenn sich die Evolution strikt an einmal gefundene Wege für die Realisierung von Lebensprozessen hält, findet sie doch unter extremen Bedingungen immerhin Wege, damit umzugehen. Zumindest bei Bakterien, die ja ansonsten auch sehr flexibel im Umgang mit extremen Bedingungen sind.

Schließlich ist Arsen ja nur so giftig, weil dieses Element vom Stoffwechsel mit Phosphor verwechselt wird, aber dessen Funktionen im Stoffwechsel eben wegen unterschiedlicher chemischer Eigenschaften nicht ersetzen kann.

Insofern ist es immerhin ein Beweis dafür, wie robust Leben ist, wenn es denn einmal durch evolutionäre Prozesse entstanden ist.

Das Budget der NASA

ist in den letzten Jahren konstant geblieben - in 1996er Dollars! - (http://en.wikipedia.org/w...), und so wie es aussieht wir dieses noch weiter reduziert (http://www.space.com/1084...). Die Entscheidung obliegt dem US-Congress. Und wenn Sie mir erzählen wollen, dass in diesen Zeiten die Repräsentanten und Senatoren dort für ein Budget stimmen, von dem eh schon die meisten Amerikaner (Wähler!) meinen, dass es 24% des US-Budgets einnimmt (http://www.smithsonianmag...) - tatsächlich sind es 0.53%, wenn nicht PR-technisch verwertbares “Futter” vorliegt, bei einem NASA-Budget, das selbst Mitgliedern des entsprechenden subcommittee des Senate Appropriations Comittee keine besondere Erwähnung wert ist (http://blog.al.com/breaki...), dann weiß ich auch nicht welche Beweise Sie noch wollen.

Ihre Argumentation

ist gegensätzlich zu Ihrer vorherigen Aussage. Wenn der Hype der Nasa etwas mit Politikern zu tun hätte, wäre das Budget wohl eher gestiegen als zu stagnieren, wenn besagt Politiker PR-hungrig wären und sich auf diesen Hype gestürzt hätten. Dadurch, dass sich der Etat nicht verändert, gehe ich von einer eher indifferenten Meinung der Politiker dem Thema gegenüber aus.

Und ich habe zumindest keine Pressemitteilungen oder sonstige Meinungsäusserungen von Politikern zu dem Thema gelesen. Sie?

Hmmm...

"Wie hatten es Wolfe-Simons Ergebnisse nur durch den wissenschaftlichen Gutachterprozess von Science geschafft?"

Das lässt sich einfach erklären. In der Industrie nennt man es Korruption oder Bestechung, in der Forschung wird dann gern euphemistisch von "Seilschaften" gesprochenn. Wenn man schon mal einen Namen hat, dann kann man sehr häufig den größten Dünnsch*** publizieren, auch wenn die Datenlage äußerst dürftig ist. Dazu kommt noch, dass es einen veritablen Wettbewerb unter den Fachzeitschriften gibt, die bei derart medial bestimmten Themen gern ein bis drei Augen zudrücken, um eine große Leserschaft zu erreichen... Ist halt nur blöd, wenn man sich als Wissenschaftler zu so einem Unfug hinreißen lässt und damit seine Reputation auf lange Sicht auf null setzt.