Perfekt angepasste Mikroorganismen leben in extremen Umgebungen – von Tiefseegräben bis hin zu Berggipfeln. Mehr darüber zu erfahren, wie diese extremophilen Organismen in feindlichen Bedingungen überleben, könnte Wissenschaftlern Aufschluss über das Leben auf der Erde und potenzielles Leben auf anderen Planeten geben. Im Journal of Proteome Research der American Chemical Society (ACS) beschreiben Forscher eine Methode zur genaueren Identifizierung von extremophilen Organismen, die auf Proteinfragmenten statt auf genetischem Material beruht. Im Rahmen der Studie wurden zwei neue widerstandsfähige Bakterienspezies aus hochgelegenen Seen in Chile identifiziert – das ist eine Umgebung, die jener auf dem jungen Mars ähnelt.
Während Menschen es in der Regel vermeiden, sich in extrem heißen, kalten oder hochgelegenen Gebieten niederzulassen, haben sich einige Mikroorganismen an das Leben in solch rauen Regionen angepasst. Diese extremophilen Mikroben sind interessant für Astrobiologen, die nach Leben auf anderen Planeten suchen. Derzeit verwenden die Forscher die Sequenzierung einzelner Gene, um erdgebundene Mikroben anhand ihrer DNA zu identifizieren. Die derzeitigen Methoden können jedoch nicht eng verwandte Arten extremophiler Mikroben unterscheiden.
Ralf Moeller und seine Kollegen untersuchten daher, ob sie eine extremophile Art anhand ihrer Proteinsignatur und nicht anhand ihrer Gensequenz identifizieren können. Die Forscher begannen ihre Demonstration mit Wasserproben aus fünf hochgelegenen Andenseen in der chilenischen Altiplano-Hochebene, mehr als 3,6 Kilometer über dem Meeresspiegel. Zum Vergleich: Denver liegt etwa 1,6 Kilometer über dem Meeresspiegel. Aus den Proben kultivierten die Forscher 66 Mikroben und bestimmten dann, welche der beiden Methoden die Mikroorganismen besser identifiziert:
Bei der traditionellen Gensequenzierung wurden die Nukleotide des rRNA-Gens 16s (ein typisches Gen für die sequenzbasierte Mikrobenanalyse) aus jeder Probe mit einer Datenbank verglichen, um sie zu identifizieren.
Die neuere “Proteotyping”-Technik analysierte Proteinfragmente, die als Peptide bezeichnet werden, um Peptidsignaturen zu erstellen, die das Team zur Identifizierung von Mikroorganismen aus Proteom-Datenbanken verwendete.
Mit diesen Methoden identifizierten die Wissenschaftler 63 der 66 Mikroorganismen, die aus den Proben der Hochgebirgsseen kultiviert wurden. Unter den drei Mikroorganismen, die bei der Gensequenzierung nicht identifiziert werden konnten, weil ihre genetischen Informationen nicht in der verfügbaren Datenbank enthalten waren, wurden durch die Proteotypisierung zwei potenziell neue Arten extremophiler Bakterien identifiziert.
Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die Proteotypisierung eine umfassendere Lösung für die Identifizierung extremophiler Mikroorganismen aus kleinen biologischen Proben sein könnte. Nach Ansicht des Teams könnte die Erstellung von Proteinprofilen eines Tages dazu beitragen, außerirdisches Leben zu suchen und zu identifizieren und die biologische Vielfalt auf unserem eigenen Planeten besser zu erforschen.
(THK)
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