Mikroorganismen scheinen oft einen schlechten Ruf zu haben. Viele Menschen denken, dass sie Infektionen und Krankheiten verursachen, außer vielleicht für die Guten, die in uns leben und uns unter anderem helfen, Nahrung zu verdauen.

Aber die Welt der Mikroorganismen ist viel größer, vielfältiger und lebenswichtiger für die fortlaufende Funktion unseres Planeten, als sich jeder von uns vorstellen kann. Mikroorganismen sind an ökologischen Prozessen wie der Entnahme von CO₂ aus der Atmosphäre oder dem Recycling von Abfallstoffen und Nährstoffen beteiligt. Viele mikrobielle Arten sind noch unentdeckt, aber es gibt vor allem eine Gruppe, über die Wissenschaftler vergleichsweise wenig wissen: die Archaeen.

Archaeen: eine Domäne von Lebewesen

Um zu verstehen, was Archaeen besonders macht, müssen wir uns daran erinnern, dass das Leben auf der Erde in drei Hauptgruppen oder ‚Domänen‘ organisiert werden kann: Eukarya, Bakterien und Archaeen. Alle Archaeen und Bakterien sind mikrobielle Arten (Lebewesen, die zu klein sind, um sie mit bloßem Auge zu sehen) und repräsentieren eine Vielzahl verschiedener Evolutionslinien. In Eukarya finden Sie Tiere, Pflanzen, Pilze und einige andere Organismen, die Protisten genannt werden. Einige dieser eukaryotischen Gruppen enthalten auch mikrobielle Spezies.Bakterien und Archaeen mögen sich ziemlich ähnlich erscheinen, aber es gibt einige große Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Die Struktur ihrer Zellen ist anders: Sie bestehen aus leicht unterschiedlichen Verbindungen und Komponenten, die grundlegend anderes genetisches Material enthalten. Archaeen können auch Energie anders erzeugen und haben einzigartige ökologische Rollen zu spielen, wie zum Beispiel für die Produktion von biologischem Methan verantwortlich zu sein — etwas, das keine Eukaryoten oder Bakterien tun können.

Diese Unterschiede scheinen für die meisten Menschen keine große Sache zu sein – warum sind sie dann in verschiedenen Gruppen? Durch den Vergleich der Genome verschiedener Organismen und die Untersuchung der Geschwindigkeit, mit der genetische Veränderungen im Laufe der Zeit auftreten, können Wissenschaftler die Evolutionsgeschichte von Lebewesen verfolgen und abschätzen, wann jede Gruppe einen neuen Zweig des Lebensbaums gebildet hat. Die molekularen und genetischen Unterschiede zwischen Archaeen und anderen Lebewesen sind tiefgreifend und alt genug, um eine völlig separate Domäne zu rechtfertigen.

Archaeen sind berühmt für ihre Liebe zum Leben in extremen Umgebungen. Wenn es super heiß ist (mehr als 100 ° Celsius), eiskalt, sauer, alkalisch, salzig, tief im Ozean, sogar von Gamma- oder UV-Strahlung bombardiert, gibt es dort wahrscheinlich Leben, und dieses Leben ist wahrscheinlich archaeologische Spezies.

Natürlich ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass diese Bedingungen für uns unwirtlich erscheinen, für Archaeen jedoch völlig normal sind. Sie sind auch für zahlreiche nicht-archaeale Arten normal, aber Archaeen bekommen viel Ruhm dafür.

Dies ist zum Teil das, was Archaeen für Wissenschaftler so schwierig zu studieren macht: wenn ihr ‚Normal‘ für uns so ‚extrem‘ ist (und umgekehrt), ist es ziemlich schwierig, Archaeen in einem Labor zu untersuchen oder in ihrer natürlichen Umgebung darauf zuzugreifen. Wissenschaftler lernen jedoch langsam mehr, unterstützt durch neue Techniken und Technologien, die es einfacher machen, diese Arten überhaupt zu entdecken. Methoden wie die Metagenomik ermöglichen die Untersuchung von genetischem Material, ohne dass Kulturen einer bestimmten Art in einem Labor gezüchtet werden müssen, sodass Forscher die genetischen Blaupausen von mehr Mikroben als je zuvor untersuchen können.

Archaeen sind im Allgemeinen ziemlich freundlich. Viele Archaeen leben in gegenseitigen Beziehungen zu anderen Lebewesen, was bedeutet, dass sie einer anderen Spezies einen Nutzen bringen und dafür etwas Gutes bekommen. Zum Beispiel hilft die große Anzahl von Methanogenen (Archaeen, die Methan als Nebenprodukt produzieren), die im menschlichen Verdauungssystem leben, überschüssigen Wasserstoff loszuwerden, indem sie ihn zur Energieerzeugung nutzen. Dieser Wasserstoff ist ein Abfallprodukt, das von den Bakterien produziert wird, die helfen, die Nahrung, die wir essen, abzubauen. Es ist jedoch ein empfindliches Gleichgewicht – das Vorhandensein von Archaeen im menschlichen Magen-Darm-Trakt kann in einigen Fällen auch mit Krankheiten in Verbindung gebracht werden.

Sie sind auch sehr einfallsreich. Viele Formen von Archaeen können völlig anorganische Formen von Materie — Wasserstoff, Kohlendioxid oder Ammoniak zum Beispiel — nutzen, um organische Materie selbst zu erzeugen. Die meisten anderen Lebewesen benötigen zumindest eine Art organisches Material, um Energie zu erzeugen, so dass Archaeen in dieser Hinsicht einen einzigartigen Platz im globalen Nahrungsnetz einnehmen.

Archaeen können uns auch einen Einblick geben, wie wir nach Leben jenseits der Erde suchen können. Wir wissen jetzt, dass es so viele Umweltbedingungen gibt — egal wie extrem sie erscheinen mögen —, die Leben unterstützen können, so dass wir die Grenzen unserer Suche nach Leben auf anderen Planeten (wie dem Mars) erweitern können. vielleicht).

Haloarchaea, zum Beispiel, sind dafür bekannt, in super-salzigen Bedingungen mit sehr wenig Wasser zu überleben und sind in der Lage, in einem Zustand des Hungers für eine sehr lange Zeit zu überleben – wie in, möglicherweise Millionen von Jahren zu einer Zeit. Selbst die Exposition gegenüber hoher UV-Strahlung stört sie nicht. Dies wirft die Möglichkeit auf, dass andere Lebewesen an ähnlich salzigen, felsigen, trockenen Orten auf anderen Planeten, Meteoriten oder Monden existieren können.

Also, was ist da draußen? Gibt es archaeenähnliche Lebewesen auf anderen Planeten? Wir haben noch so viel über die Welt der Archaeen hier auf der Erde zu entdecken, aber da sie weiterhin unsere Definitionen darüber, wo Leben gedeihen kann, herausfordern und erweitern, ist es eine aufregende Zeit für neue biologische Entdeckungen.