Methanbakterie enthält Druckventil
Nimweger Mikrobiologen haben entdeckt, dass eine methanbildende Archaeabakterie manchmal mit Absicht Wasserstoffione zu ihrer Zelle wegsickern lässt. Vor allem bei hohen Wasserstoffkonzentrationen wirkt die Zellmembran als eine Art von Druckventil. Die Verschwendung von Energie erweist sich für den Mikroorganismus als lebenswichtig.
Nimweger Forscher haben in einem Projekt der niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) untersucht, wie eine Bakterie sich an wechselnde Umstände anpasst. Im Mittelpunkt stand das Verhalten des relativ einfachen, methanproduzierenden Mikroorganismusses Methanothermobacter thermoautotrophicus. Zum Wachsen gewinnt diese sogenannte Archaeabakterie Wasserstoffgas aus der Umgebung. Die Menge an Wasserstoff, also das Nahrungsangebot, kann jedoch stark variieren. Es erweist sich, dass sich die Methanbakterie geschickt darauf einzustellen weiß.
Bei hohen Wasserstoffkonzentrationen, also bei einem Nahrungsüberschuss, wächst die Bakterie so schnell sie kann. Der Organismus verspielt dabei zwar Energie, aber davon ist ja reichlich vorhanden. Außerdem ist diese Verschwendung eine hübsche Zugabe. Dadurch wird nämlich der Unterschied zwischen den Konzentrationen an Wasserstoffionen innerhalb und außerhalb der Zelle kleiner. Und das ist unter diesen Umständen wünschenswert, da sonst allerlei Prozesse in der Zelle aufzuhören drohen.
Die Wahrnehmungen bestätigen die Vorhersage, die ein mathematisches Modell machte. Dieses Modell, auch einer Nimweger Forschungsgruppe, sagt nicht nur voraus, dass die Methanbakterie Energie verschwenden würde, sondern auch, wie das erfolgen würde. Bei hohen Wasserstoffkonzentrationen würde der Mikroorganismus Wasserstoffione durch die Zellmembran sickern lassen. Die Zellmembran würde dabei als eine Art von Überdruckventil wirken.
Das Modell fasst circa zweitausend verschiedene Reaktionen zu einer kleinen Anzahl an biochemischen und thermodynamischen Gleichungen zusammen. Die Forscher haben das Modell und die Annahmen, die denen zugrunde lagen, jetzt ausführlich praktisch erprobt. Die wichtigsten Reaktionen im methanbildenden Prozess verliefen ohne Energieverlust. Genau wie angenommen.
Das Modell scheint, trotz der relativen Einfachheit, das Verhalten des Mikroorganismusses präzise vorhersagen zu können. Das impliziert, dass scheinbar komplexe Prozesse eigentlich von einfachen, thermodynamischen, Prinzipien diktiert werden.
Die Forscher erwarten, dass dies nicht nur für eine Methanbakterie gilt, sondern vielleicht auch in anderen Lebensformen. Das macht die Forschung nicht nur für Mikrobiologen interessant, sonder auch für Chemiker, Mediziner und Botaniker und Zoologen.
Nähere Informationen bei Dr.-Ing. Linda de Poorter (KUN, Abteilung Mikrobiologie), Tel. +31 (0)26 3640237 (privat), Email: lmidepoorter@yahoo.com oder Kobetreuer Dr. Jan Keltjens, Tel. +31 (0)24 3653437, Fax +31 (0)24 3652830, Email: jankel@sci.kun.nl. Ihre Promotion fand am 15. Oktober statt, Betreuer war Prof. Dr.-Ing. G.D. (Fried) Vogels. Linda de Poorter ist zur Zeit in Japan und wird dort noch zwei Jahre bleiben.
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