Komplexe Lebensformen können bei Temperaturen ausgesprochen wählerisch sein.
Eine neu entdeckte Amöbe, die in einer glühend heissen geothermischen Quelle mit 63 °C (145 °F) im Lassen-Volcanic-Nationalpark in Kalifornien lebt, hat nun die bisherige obere Temperaturgrenze für eukaryotisches Leben überschritten.
Forschende gaben ihr den Namen Incendiamoeba cascadensis: Feueramöbe der Kaskaden.
Sie gehörte zu mehreren Organismen, die aus den geothermischen Bächen des Nationalparks entnommen wurden.
Incendiamoeba cascadensis verschiebt die Temperaturgrenze
Anders als einige ihrer Nachbarn blieb diese Amöbe im Labor selbst bei der bisherigen Rekordtemperatur für das Wachstum von Amöben – 57 °C beziehungsweise 135 °F – weiterhin vital.
Daraufhin erhöhten die Biologin Angela Oliverio von der Syracuse University und ihr Team die Temperatur schrittweise weiter.
Die Fähigkeit, sämtliche Proteine eines Lebewesens herzustellen und zu erhalten, wird üblicherweise stark von der Temperatur bestimmt. Bei zu niedrigen Temperaturen kommt die Maschinerie des Lebens zum Stillstand; bei zu hohen zerfallen ihre Grundbausteine.
Das Spektrum der Wärmetoleranz unterscheidet sich je nach Lebewesen, doch manche Organismen überstehen extreme Bedingungen besser als andere.
Bislang gingen Forschende davon aus, dass Eukaryoten maximal 60 °C (140 °F) aushalten können. Eukaryoten sind komplexe Organismen, deren Zellen klar abgegrenzte Organellen enthalten. Zu dieser biologischen Gruppe zählen die Reiche der Tiere, Pflanzen, Pilze und Protisten.
Ihre einfacheren und evolutionär älteren Gegenstücke, die Prokaryoten, gehören zu den Reichen der Bakterien und Archaeen. Den Rekord für den hitzetolerantesten bekannten Organismus hält das Archaeon Methanopyrus kandleri, ein einfaches Mikroorganismus, der an hydrothermalen Tiefseequellen lebt und Temperaturen von 122 °C (252 °F) standhält.
Unter den Eukaryoten jedoch „verschiebt I. cascadensis die Grenzen dessen, was wir für möglich hielten, und das ist unglaublich spannend“, sagt Oliverio.
„Es könnte weitere Eukaryoten geben, die bei noch höheren Temperaturen überleben können, als wir bisher wissen.“
Bei 63 °C war die Amöbe weiterhin zur Mitose fähig, bei der sich Zellen ungeschlechtlich vermehren.
Wie die Feueramöbe Hitze standhält
Oberhalb dieser Temperatur konnte die Amöbe nicht mehr weiterwachsen. Die Forschenden stellten jedoch fest, dass sie noch weitere Überlebensstrategien in ihren formlosen Ärmeln hat.
Mit steigenden Temperaturen liefen die zellulären Systeme, mit denen die Amöbe ihre Proteine schützt, DNA repariert und Stoffe durch Membranen transportiert, auf Hochtouren.
Einige hitzeliebende Bakterien und Archaeen stabilisieren ihre Proteine mithilfe zusätzlich positiv geladener Aminosäuren. Dieselbe Strategie zeigte sich bei I. cascadensis und könnte ihr ähnlich dabei helfen, Temperaturstress zu bewältigen.
„Obwohl diese Organismen so unterschiedlich sind, gibt es eine Konvergenz darin, wie Proteineigenschaften für Stabilität bei hohen Temperaturen ausgewählt werden“, erklärt Erstautorin Beryl Rappaport, Biologin in Oliverios Labor an der Syracuse University.
Zystenähnliche Form bei extremer Hitze
Bei mehr als 64 °C nahm die Amöbe eine zystenähnliche Gestalt an und zog ihren einzelligen Körper zu einer runden Form zusammen. Amöben nutzen diese Strategie bekanntermassen, um bei schwierigen Bedingungen in einen Ruhezustand überzugehen.
Auch ihr zystenähnlicher Körper wies schnell bewegte, haarähnliche Strukturen auf. Nach Ansicht der Forschenden könnten diese an der Temperaturwahrnehmung beteiligt sein.
Selbst nachdem die Amöbe 70 °C Hitze ausgesetzt gewesen war, konnte sie bei einer Rückkehr auf 60 °C ihr normales Wachstum wieder aufnehmen. Doch offenbar hat auch I. cascadensis Grenzen: Nach einer Belastung mit 80 °C Hitze erholte sie sich nicht mehr.
In einer Welt, die in den kommenden Jahrzehnten immer heisser werden wird, ist es beruhigend zu wissen, dass einige Lebensformen auf der Erde bereits gut dafür gerüstet sind.
Die Forschung wurde in Cell veröffentlicht.
Dieser Artikel wurde von Rebecca Dyer auf Fakten geprüft und von Rebecca Dyer redigiert. Wir legen grossen Wert auf unseren Prozess, sind jedoch nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, lassen Sie es uns bitte wissen.
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