Könnten Mikroben von Planeten zu Planeten gereist sein?

Von Markus Brauer

Gibt es dort draußen, so lautet die große Frage der Sternenwissenschaft, technische Zivilisationen ähnlich der Menschheit – oder sogar weit fortschrittlicher? Oder sind wir Menschen ein grandioser Zufall der Natur, also die einzige Lebensform im ganzen großen Universum, die dessen Entstehung und Entwicklung erforscht? Und noch fundamentaler: Kam das erste Leben doch aus dem Weltall?

Lebensbausteine kommen auf Asteroiden vor

Klar scheint, dass zumindest Lebensbausteine in Form von DNA, Aminosäuren und anderen Biomolekülen in Kometen, Asteroiden und Weltraumstaub vorkommen. Erste Bakterien gab es auf der Erde nach heutigen Erkenntnissen bereits vor 4,2 Milliarden Jahren, als unser Planet gerade eben weit genug abgekühlt war, um die nötigen komplexen biochemischen Prozesse zu erlauben.

Experimente belegen, dass auch einige Mikroorganismen unter Weltraumbedingungen überleben. Könnten sie womöglich auch mit Asteroiden oder Meteoriten von Planet zu Planet gelangt sein?

Extraterrestrisches Leben kann einfache biologische Lebensformen wie Mikrosphären (Molekül-Klumpen), Prionen (Protein-Strukturen), Viren und Prokaryoten (zelluläre Wesen) genauso umfassen wie pflanzliches und tierisches Leben und dem Menschen weit überlegene, komplexere Lebensformen. Niemand auf diesem Planeten weiß es.

Panspermie-Hypothese

Der Panspermie-Hypothese zufolge könnte das irdische Leben so entstanden sein. „Auf der Erde gefundene Marsmeteoriten beweisen, dass bei Einschlägen ausgeschleudertes Material vom Mars bis zur Erde gelangen kann“, erklären Lily Zhao von der Johns Hopkins University in Baltimore und ihre Kollegen im Fachjournal „PNAS Nexus“.

Theoretisch wäre demnach denkbar, dass auch einfache Lebensformen mit solchen Einschlagstrümmern von Planet zu Planet gelangen. Allerdings müssten sie dafür Druck und Hitze des Einschlags überstehen und anschließend auch den Weltraumflug.

• Zur Info: Die Panspermie-Hypothese besagt, dass das Leben nicht auf der Erde entstand, sondern durch Mikroorganismen oder deren Vorstufen via Kometen, Meteoriten oder interstellaren Staub aus dem Weltraum auf die Erde gelangte.

„Conan“, das Bakterium

Ob das möglich ist, haben Zhao und ihre Kollegen nun in einem Experiment getestet. Als Versuchsobjekt wählten sie eines der widerstandsfähigsten bisher bekannten Bakterien: Deinococcus radiodurans.

Diese extremophile Mikrobe kann starke radioaktive Strahlung, extreme Kälte, Hitze und Trockenheit und wahrscheinlich auch das Vakuum überleben. Wegen seiner Unzerstörbarkeit erhielt Deinococcus bereits den Spitznamen „Conan das Bakterium“.

„Wir wissen nicht, ob es Leben auf dem Mars gibt oder gab, aber wenn ja, dann hat es vermutlich ähnliche Fähigkeiten wie Deinococcus“, erklärt Zhaos Kollege K.T. Ramesh. In ihrem Experiment platzierten die Forschern dieses Bakterium zwischen zwei Metallplatten, erzeugten ein Vakuum und beschossen die Platten dann mit Projektilen aus einer Hochdruck-Gaskanone.

Der Aufprall erzeugte einen Druck von einem bis drei Gigapascal zwischen den Platten – ähnlich viel wie bei kleineren Einschlägen.

Deinococcus radiodurans ist kaum totzukriegen

„Wir haben erwartet, dass die Bakterien schon beim niedrigsten Druck abgetötet würden“, erläutert Zhao. Aber das war nicht der Fall. Bei einem Schock mit 1,4 Gigapascal überlebten mehr als 95 Prozent der Deinococcus-Zellen. „Wir haben daher das Tempo der Projektile weiter erhöht und immer wieder versucht, das Bakterium umzubringen, aber das war wirklich schwer,“

Bei einem Druck von 1,9 Gigapascal überstanden noch immer rund 90 Prozent der Deinococcus-Zellen den Aufprall. Bei 2,4 Gigapascal waren es dann immerhin noch rund 60 Prozent.

Hocheffiziente Reparatur-Mechanismen

Nähere Analysen ergaben, dass Deinococcus diese simulierten Einschläge tatsächlich fast unbeschadet übersteht. „Nach einem Aufpralldruck von 1,4 Gigapascal zeigten die Zellen die typische Morphologie des Bakteriums, ohne Anzeichen für Schäden an den Zellwänden“, berichten Zhao und ihre Kollegen. Erst beim Druck von 2,4 Gigapascal waren einige Bakterien sichtlich beschädigt, Zellwände waren aufgeplatzt. Andere Zellen blieben hingegen unversehrt.

Ein Blick in die Genaktivität von Deinococcus verriet, wie das Bakterium auf den extremen Druck reagierte: Es aktivierte zahlreiche Gene, die für die Reparatur von Zellbestandteilen und DNA wichtig sind.

Gene für bestimmte Stoffwechselwege und die Zellteilung wurden dagegen heruntergeregelt. „Das zeigt an, dass die Bakterien Wachstum und Vermehrung zurückstellen und ihre Priorität auf die Reparatur von Zellschäden setzen“, erklären die Forschenden.

Lebensausbreitung durch Planeten-Hopping?

Zhao und ihrem Team zufolge zeigt dies, dass einige Mikroben extremere Bedingungen überleben können als bisher angenommen – darunter auch den Druck eines Meteoriteneinschlags.

„Demnach könnten es solche Organismen tatsächlich überleben, wenn sie von einem Planeten ins All geschleudert werden und mit einem Meteoriten auf einen anderen stürzen“, konstatiert Ramesh. Das werfe ein neues Licht auf die Frage, wie das irdische Leben begann.

„Das könnte bedeuten, dass Leben von einem Planeten zum anderen überspringen kann“, sagt Zhao. „Vielleicht sind wir in Wirklichkeit alle Marsianer!“