Zusammenfassung:
Eine Studie an Eukaryoten verschiebt die Obergrenze der Hitzebeständigkeit von komplexem Leben. Am 22. veröffentlichte das Magazin „Cell“ offiziell die Ergebnisse eines gemeinsamen Teams, zu dem auch die Syracuse University in den USA gehörte: Die aus den heißen Quellen des Lassen Volcanic National Park in Kalifornien isolierte „Cascade Fire Amoeba“ kann die Mitose bei 63 °C abschließen, bei 70 °C eine schützende Außenschicht bilden und sich nach dem Abkühlen erholen, wodurch die bisherige Wachstumsgrenze von etwa 60 °C für eukaryontische Organismen durchbrochen wird.
Amöbe in einer 63℃-Umgebung. Bildquelle: Syracuse University, USA
Das Forschungsteam sammelte von 2023 bis 2025 geothermische Bachproben im Lassen Volcanic National Park in den Cascade Mountains. Die Wassertemperatur beträgt etwa 47℃-64℃. Nachdem das Team ins Labor zurückgekehrt war, kultivierte es die geothermische Amöbe zunächst bei 57 °C, was bereits höher war als der bisher bekannte Maximalwert für das Amöbenwachstum. Dann erhöhten sie die Temperatur schrittweise auf 63 °C und beobachteten direkt die Mitose, was bewies, dass es nicht nur überlebte, sondern sich auch unter Bedingungen vermehren konnte, die über die Toleranzgrenzen alter Eukaryoten hinausgingen. Bei über 63 °C verändert der Insektenkörper seine Form und bildet eine schützende Außenschicht; Nachdem es 70 °C ausgesetzt und dann wieder auf eine niedrigere Temperatur gebracht wurde, kann es sich immer noch erholen.
Eukaryoten haben einen Kern und innere Organellen, darunter Tiere, Pflanzen, Pilze und einige einzellige Mikroorganismen. In den letzten Jahrzehnten schätzten Forscher die Wachstumsgrenze eukaryotischer Organismen im Allgemeinen auf etwa 60 °C, und nur wenige Arten liegen in der Nähe dieses Wertes.
Die neue Art ist nach „Feuer-Amöbe aus den Cascade Mountains“ benannt und wird als thermophiler eukaryotischer Protozoe heißer Quellen positioniert. Es stellt nicht nur den höchsten absoluten Temperaturrekord für das Überleben von Eukaryoten auf, sondern verhindert auch, dass komplexe Zellstrukturen durch hohe Temperaturen zerstört werden. Zum Vergleich: Der Rekord für den hitzebeständigsten Mikroorganismus wird von der Archaee „Methanothermophilus Candlerii“ gehalten, die in hydrothermalen Tiefseeumgebungen bei etwa 122 °C vorkommt; Allerdings hat diese Gruppe keine eukaryotische Struktur und kann nicht direkt den Tieren und Pflanzen zugeordnet werden.
Die Genomsequenzierung zeigt, dass die Anzahl der Gene, die mit der Proteinerhaltung und DNA-Reparatur in Zusammenhang stehen, in der Feueramöbe größer ist als in ihren gemäßigten Amöbenverwandten, was Belastungen wie Proteindenaturierung und DNA-Schäden bei hohen Temperaturen entspricht. Das Team fand außerdem heraus, dass die Proteinoberfläche einen höheren Anteil an positiv geladenen Aminosäuren aufweist, ein Merkmal, das auch bei einigen hitzebeständigen Bakterien und Archaeen zu finden ist und dazu beiträgt, die durch hohe Temperaturen verursachte Entfaltung und Aggregation zu reduzieren.
Die Studie wurde Ende letzten Jahres auf einer Preprint-Plattform veröffentlicht, jedoch nicht von Experten begutachtet. Derzeit hat das Team mithilfe von Laborgradienten bewiesen, dass bereits komplexes einzelliges Leben existiert, das bei 63 °C mitoset, eine schützende äußere Schicht bildet und sich bei 70 °C erholt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Leben auch in derselben außerirdischen Umgebung existieren kann. Sie erklärten, dass es noch Raum für eine tatsächliche Messung der thermischen Grenzen von Eukaryoten gebe.
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