Erstmals räumliche Trennung zwischen Informationsverarbeitung und Energiestoffwechsel in Prokaryoten entdeckt Urbakterien fortschrittlicher als gedacht - scinexx | Das Wissensmagazin
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Erstmals räumliche Trennung zwischen Informationsverarbeitung und Energiestoffwechsel in Prokaryoten entdeckt

Urbakterien fortschrittlicher als gedacht

Diese elektronenmikroskopische Darstellung einer Ignicoccus hospitalis-Zelle zeigt die räumliche Trennung von Energiegewinnung und Informationsverarbeitung. In der äußeren Membran (ÄM) liegen die für die Energiegewinnung zuständigen ATP-Synthase-Komplexe (schwarze Markierungen). Im Cytoplasma C findet die Informationsverarbeitung statt ( IM = innere Membran, IR = Intermembranraum). © Goethe-Universität Frankfurt am Main

Während höhere Lebewesen spezialisierte Zellorganellen für die Energiegewinnung oder Proteinsynthese besitzen, laufen in den zellkernlosen Prokaryoten alle diese Funktionen ohne räumliche Trennung im Cytoplasma ab – dachte man zumindest bis jetzt. Doch nun haben Biologen entdeckt, dass dies nicht für alle Prokaryoten gilt.

Im Archaebakterium Ignicoccus hospitalis finden nämlich Energiestoffwechsel und Informationsverarbeitung in unterschiedlichen Bereichen der Zelle statt. Möglicherweise stellt es einen Vorläufer auf dem Weg zu den höheren Organismen dar, berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe der „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).

Gastliche Feuerkugel

Ignicoccus hospitalis – die „gastliche Feuerkugel“ – wurde vor einigen Jahren von Regensburger Forschern aus einem untermeerischen Vulkangebiet um Island, dem Kolbeinsey-Rücken, isoliert. Durch eine optimale Wachstumstemperatur von 90 °C und die Verwertung von Schwefel, Wasserstoff und Kohlendioxid ist es bestens an solche urtümlichen Biotope angepasst.

Als Besonderheit verfügt Ignicoccus hospitalis als einziges Archaebakterium über zwei Membranen und über einen ungewöhnlich großen Intermembranraum, über dessen Funktion bisher nur spekuliert wurde. Jetzt ist es dem Forscherteam um Harald Huber von der Universität Regensburg in Zusammenarbeit mit Professor Volker Müller von der Goethe Universität Frankfurt gelungen, das Rätsel zu lösen: Offenbar produziert das Archäon in diesem Bereich Energie.

Aufsehenerregende Entdeckung

„Für die Fachwelt ist dies eine aufsehenerregende Entdeckung“, urteilt Müller, „denn erstmalig haben wir einen Prokaryoten mit einer energetisierten äußeren Membran gefunden“. Die innere Membran umschließt dagegen die DNA.

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Die Entdeckung wirft nach Angaben der Wissenschaftler zahlreiche Fragen auf, etwa die nach der Kommunikation zwischen den beiden Zellkompartimenten oder auch der allgemeinen Definition und Funktion einer cytoplasmatischen Membran. Spannend bleibt auch die Frage, ob das Archäon ein Missing Link im evolutionären Stammbaum darstellt.

(idw – Goethe-Universität Frankfurt am Main, 03.02.2010 – DLO)

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