Molekularbiologie: Radioaktiv leben

Die ringförmige Struktur des Erbmaterials erlaubt bestimmten Bakterien, in strahlenbelasteter Umgebung zu überdauern

Kein Lebewesen steht der Gefahr durch nukleare Strahlung völlig hilflos gegenüber. Ein Notbehelf geschädigter Zellen sind so genannte Reparatur-Enzyme: Eine unter radioaktivem Beschuss zerstückelte DNS-Kette wird von den Proteinen wieder geflickt.

Die sind allerdings schon bei einer Dosis von etwa einem Sievert oder mehr überfordert, weil das Erbmaterial an sehr vielen Stellen vollständig zerbricht und es den Proteinen nicht gelingt, die jeweils richtigen Bruchstücke miteinander zu verbinden.

Anders bei Deinococcus radiodurans. Einem ganz besonderen Schutzmechanismus ist es zu verdanken, dass dieses Bakterium eine 1500-mal höhere Dosis als andere Lebewesen erträgt. Ein Forscherteam des Weizmann-Instituts in Israel hat herausgefunden, dass das Erbgut des Bakteriums einen Ring bildet, in dem die DNS-Ketten sehr dicht gepackt ineinander verknäuelt sind. Darüber hinaus besteht Deinococcus radiodurans aus vier Kammern, von denen jede eine Kopie der ringförmig angeordneten DNS enthält.

Selbst wenn das Erbmaterial durch einwirkende Strahlung an vielen Stellen vollständig bricht, können die einzelnen Fragmente kaum wegdriften. Die nahe beieinander liegenden Bruchstücke können im Ring leicht wieder zusammengefügt werden - die DNS repariert sich dabei offenbar zunächst selbst. Ist der Strang auf dieseWeisenotdürftiggeflickt, öffnet sich schließlich der Ring für eine gewisse Zeit und entlässt die DNS in eine angrenzende Kammer, wo die genannten Reparaturenzyme die beschädigte DNS-Struktur mit der unbeschädigten Kopie vergleichen und fehlerhafte Stellen ausbessern. Die DNS-Ringe in den übrigen Kammern dienen als Sicherheitskopien.

Manche Bakterien profitieren sogar von Radioaktivität. Tullis Onstott von der Princeton University im US-Bundesstaat New Jersey hat solche Mikroorganismen in südafrikanischen Goldminen beobachtet: In 3500 Meter Tiefe gewinnen die Lebewesen Energie, indem sie Wasserstoff und Schwefel zu Schwefelwasserstoff verbrennen. Der nötige Wasserstoff entsteht dort durch Uranstrahlung, die Wasser aufspaltet.

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GEO Nr. 05/97
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