idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
04.04.2016 18:00

Komplexe Zellen aus Wasserstoffbedarf geboren

Dr.rer.nat. Arne Claussen Stabsstelle Kommunikation
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

    Evolutionsbiologie: Veröffentlichung in Nature Microbiology

    04.04.2016 – Woher stammen die Mitochondrien, die „Kraftwerke“ unserer Zellen? Es waren ursprünglich Wasserstoff-erzeugende Bakterien, die von anderen Urzellen eingeschlossen wurden. Diese Urzellen benötigten Wasserstoff für ihren eigenen Stoffwechsel. In der aktuellen Ausgabe von Nature Microbiology stellen Biologen um Prof. Dr. William Martin vom Institut für Molekulare Evolution neue Ergebnisse vor, die dieses Modell stützen.

    Zellen lassen sich in zwei Klassen unterteilen. Auf der einen Seite stehen die kleinen, einfach aufgebauten Prokaryoten, die keine inneren Strukturen besitzen. Zu ihnen gehören Bakterien und Archaeen. Auf der anderen Seite gibt es die Eukaryoten, komplexe Gebilde mit Zellkern und diversen Zellkompartimenten; zu ihnen zählen alle höheren Zellen.

    Die Frage, wie die komplexen Eukaryoten entstanden sind, hängt eng mit dem Ursprung ihrer inneren Strukturen zusammen. Der Schlüssel dazu ist die sogenannte Endosymbiose: Eine Zelle nimmt eine andere Zelle in sich auf, die aufgenommene Zelle lebt innerhalb der anderen Zelle als stabiler Symbiont. Nach langer Zeit wird sie zu einem Bestandteil ihrer Wirtszelle. Aus dem einstigen Endosymbionten wird ein Organell der Wirtszelle.

    Seit einigen Jahren wissen Biologen, dass eine solche Endosymbiose am Anfang der Eukaryotenevolution stand, weil die Mitochondrien – die Kraftwerke aller komplexen Zellen – aus Endosymbionten hervorgegangen sind. Aber was war ihre Wirtszelle? In der neuen Ausgabe von Nature Microbiology berichten Dr. Filipa Sousa und ihr Team am Institut für Molekulare Evolution der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf darüber, wie es zu dieser wichtigen Symbiose gekommen ist: Die Wirtszelle brauchte Wasserstoff.

    Die Düsseldorfer Forscher untersuchten das Genom eines neu entdeckten Archaeen-Stammes, Lokiarchaeon genannt, kurz „Loki“. Loki ist der nächstlebende Verwandte der einstigen archaealen Wirtszelle. Er wurde von der Gruppe um Prof. Dr. Christa Schleper von der Universität Wien entdeckt. Die Düsseldorfer Forscher konnten jetzt zeigen, dass Lokis Genom bestimmte Gene enthält, die seine Wasserstoffabhängigkeit belegen.

    Viele moderne Archaeen brauchen Wasserstoff. Er dient als chemischer Brennstoff, aus dem die Zelle biologisch nutzbare Energie in der Form von ATP gewinnen kann. Viele moderne Bakterien bilden dagegen Wasserstoff als Abfallprodukt ihrer Energiegewinnung. Sogar manche Mitochondrien bilden heute noch Wasserstoff. War Wasserstoff an der Symbiose beteiligt, die zum Ursprung der Mitochondrien führte? Dass Dr. Sousa und ihr Team Belege für die Wasserstoff-Abhängigkeit von Loki finden konnten, spricht dafür.

    Dies ist ein weiterer Erfolg für Dr. Filipa Sousa. Sie erhielt im vergangenen Dezember einen Forschungspreis in Höhe von 2 Millionen Euro vom Wiener Wissenschafts- und Technologie-Fonds (WWTF). Damit wird sie ihre Arbeiten ab dem 1.7.2016 mit einer eigenen Professur und einer eigenen Forschungsgruppe an der Universität Wien fortsetzen.

    Originalpublikation
    Filipa L. Sousa, Sinje Neukirchen, John F. Allen, Nick Lane and William F. Martin, „Lokiarchaeon is hydrogen dependent“, Nature Microbiology, 4. April 2016
    DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.34

    Kontakt
    Prof. Dr. William Martin
    Institut für Molekulare Evolution
    Tel.: 0211 81-13011
    Email: bill@hhu.de


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Wissenschaftler
    Biologie, Chemie, Geowissenschaften
    überregional
    Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
    Deutsch


    Aus zwei einfachen Zellen wird eine komplexe: eukaryotische Zelle (oben), zwei Prokaryoten (unten).


    Zum Download

    x

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).