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| D. radiodurans | ||||||||||
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D. radiodurans (Deinococcus radiodurans) |
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| Systematik | ||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||
| Deinococcus radiodurans | ||||||||||
| (ex Raj et al. 1960) Brooks and Murray 1981 |
Das Deinococcus radiodurans (ehemals als Micrococcus radiodurans bezeichnet) ist ein extremophiles Bakterium, das gegen ionisierende Strahlung nahezu immun ist. Es gehört zu den Gram-negativen Kokken.
Der LD50-Wert wird bei diesen Bakterien erst bei einer Strahlendosis von über 10.000 Gy erreicht. Dagegen haben Menschen ab 7 Gy ohne medizinische Hilfe kaum Überlebenschancen und sterben bei einer Strahlendosis von 10 Gy innerhalb von ein bis zwei Wochen.
Inhaltsverzeichnis
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Deinococcus radiodurans wurde 1956 von Arthur W. Anderson entdeckt, als man Fleischkonserven mit ionisierender Strahlung bestrahlte, um Keime abzutöten. Dabei wurde das Bakterium durch die vergleichsweise geringe Strahlendosis nicht abgetötet und wurde daraufhin eingehender untersucht. Man stellte eine bislang unbekannte Resistenz gegen Ultraviolett- und Röntgenstrahlen fest.
Deinococcus radiodurans und seine engen Verwandten sind sprichwörtliche Generalisten und Weltenbummler: Neben den Fleischkonserven sind sie auch in Gewebe von atlantischem Schellfisch, Lamakot, antarktischem Gestein und anderen unwirtlichen Orten zu finden. Sie bilden, zusammen mit Cyanobakterien der Art Chroococcidiopsis, eine besondere Gruppe von Organismen, die befähigt ist, unter den härtesten Lebensbedingungen zu gedeihen. Sie sind in der Lage auch an den lebensfeindlichsten Orten der Welt ökologische Nischen zu finden und sind deshalb ubiquitär verbreitet, unter anderem auch im Darm von Menschen.[1]
Das Genom von D.radiodurans besteht aus 4 zirkulären Molekülen:
Man vermutet, dass das Chromosom II für den Organismus essentiell ist.[2]
Hauptverantwortlich für die extreme Strahlenresistenz gegen ionisierende Strahlung ist die Fähigkeit, defekte DNA außergewöhnlich effizient zu reparieren. DNA und Teile von Chromosomen, die durch Mutagene wie Strahlung, chemische Einwirkung oder auch zufällige Ursachen Schaden erlitten haben, werden mit Hilfe von bestimmten Enzymen besonders schnell und effektiv wieder instand gesetzt. Dieser Reparaturmechanismus erlaubt sogar das Beheben von Doppelstrangbrüchen, einer besonders schweren Form der DNA-Schädigung. Auf diese Weise ist Deinococcus radiodurans in der Lage, gleichzeitig 500 solcher Reparaturen auszuführen, während beispielsweise das Darmbakterium Escherichia coli allenfalls zwei bis drei schafft. D.radiodurans verfügt über vier Kopien des Genoms in der stationären Phase und über acht bis zehn Kopien während des exponentiellen Wachstums. Auch andere Bakterien haben multiple Genomkopien (Micrococcus luteus, Micrococcus sodonensis), diese sind aber strahlensensitiv. Daher hat die Vielfachheit des Genoms keinen Einfluss auf die Strahlenresistenz. [3] Bislang sind die molekularen Gegebenheiten, die diese ungewöhnliche Reparaturleistungen ermöglichen, noch nicht hinreichend aufgeklärt.
Außerdem besitzt das Bakterium eine sehr starke Zellwand, die es auch vor UV-Strahlung schützt.
Für Exobiologen, die nach Spuren außerirdischen Lebens suchen, sind Überlebenskünstler wie Deinococcus radiodurans und Chroococcidiopsis von großem Interesse, da es denkbar ist, dass solche Organismen verborgen in Meteoritgesteinen unversehrt weite Reisen durch das Weltall überleben könnten. Dies würde die Hypothese der Panspermie stärken, die besagt, dass einfache Lebensformen in der Lage sind, sich über große Distanzen durch das Universum zu bewegen. Einige könnten so vor etwa 3,5 Milliarden Jahren den Weg zur Erde gefunden und so den Ursprung des Lebens auf diesem Planeten gebildet haben.
Ihre besondere Widerstandsfähigkeit gegen schädigende Einwirkungen aller Art könnte Deinococcus radiodurans für die Anwendung als Datenspeicher in der Informationstechnologie interessant machen. So wird derzeit erforscht, wie Daten in Form künstlicher DNA in den Bakterien gespeichert und wieder abgerufen werden können. US-amerikanische Informatiker übersetzten den Text des englischen Kinderliedes It's a Small World in den genetischen Code und schleusten die entsprechende DNA-Sequenz in das Erbgut der Bakterien ein. Noch nach etwa hundert Bakteriengenerationen ließen sich die Strophen in unveränderter Form mit üblicher Sequenziertechnik wieder auslesen, d.h. die eingebrachte Information wurde stabil abgespeichert und zusätzlich durch die Vermehrung der Bakterien ihre Redundanz erhöht.[4]
