„Conan das Bakterium“: Wissenschaftler entdecken Bakterien, die extreme Strahlung überleben können

Forscher haben ein Bakterium entdeckt, das extremen Strahlungsdosen standhält und den Menschen sowohl auf der Erde als auch im Weltraum schützen könnte.

Forschung
Das entdeckte Bakterium könnte Astronauten vor hohen Strahlungsdosen schützen. Illustration

In den 1950er Jahren setzten Wissenschaftler eine Dose Fleisch einer Strahlendosis aus, die theoretisch jede Form von Leben auslöschen sollte. Zu ihrer Überraschung widerstand jedoch ein Mikroorganismus: das Bakterium Deinococcus radiodurans.

Das Bakterium Deinococcus radiodurans, das wegen seiner unglaublichen Fähigkeit, selbst unter schwierigsten Bedingungen zu überleben, als „Conan das Bakterium“ bekannt ist, kann Strahlungsdosen widerstehen, die Tausende Male höher sind als diejenigen, die für den Menschen – oder jeden anderen Organismus – tödlich wären.

Diese außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit wird auf eine Gruppe einfacher Stoffwechselprodukte zurückgeführt, die in Verbindung mit Mangan ein äußerst wirksames Antioxidans bilden.

Forscher der Northwestern University und der Uniformed Services University (USU) haben kürzlich den Wirkmechanismus dieses Antioxidans entschlüsselt. In einer aktuellen Studie haben die Forscher ein synthetisches Antioxidans namens MDP entwickelt und charakterisiert, das von der unglaublichen Widerstandsfähigkeit von Deinococcus radiodurans inspiriert wurde.

Sie fanden heraus, dass die Elemente, aus denen sich MDP zusammensetzt – Manganionen, Phosphat und ein kleines Peptid – einen ternären Komplex bilden, der einen deutlich stärkeren Schutz vor Strahlenschäden bietet als Mangan in Kombination mit einem der anderen Bestandteile.

Entdeckung eines Bakteriums, das die menschliche Gesundheit vor Strahlung schützen kann

Dieses Bakterium zeichnete sich durch seine Fähigkeit aus, unter extrem ungünstigen Bedingungen zu überleben. Es konnte Strahlungsdosen widerstehen, die 28.000 Mal höher waren als die, die für einen Menschen tödlich wären, und zwar dank dieses Antioxidans.

Bakterien
Deinococcus radiodurans, von Wissenschaftlern auch „Conan das Bakterium“ genannt, wird unter dem Mikroskop betrachtet. Bild: Michael Daly

Die Forscher hoffen, dass dieses neue Verständnis der Widerstandsfähigkeit des Conan-Bakteriums gegen Radioaktivität schließlich zu Innovationen führen könnte, die den Menschen bei der Erforschung des Weltraums oder bei radiologischen Notfällen auf der Erde vor Strahlung schützen.

Den Forschern war bereits bekannt, dass Mangan- und Phosphationen zusammen ein starkes Antioxidans bilden, aber die Entdeckung und das Verständnis der „magischenKraft, die durch den Zusatz der dritten Komponente entsteht, stellt einen Durchbruch dar. Diese Studie hat den Schlüssel zum Verständnis geliefert, warum diese Kombination ein so starker und vielversprechender Strahlenschutz ist.

Die Studie bietet neue Einblicke in die Art und Weise, wie Strahlenschutzschilde durch Metaboliten geschaffen und in Zukunft möglicherweise verstärkt werden könnten.

Auf der Erde könnte das Antioxidans zum Schutz vor Unfällen eingesetzt werden, bei denen Strahlung freigesetzt wird. Das Team möchte nun untersuchen, ob dieser Dreifachkomplex, aus dem das Deinococcus-Antioxidans besteht, auch in den Zellen anderer Organismen vorkommt und, falls ja, ob er für die Strahlenresistenz dieser Arten verantwortlich sein könnte.

Die Erkenntnisse könnten dazu dienen, Astronauten bei künftigen Weltraummissionen im Sonnensystem vor hohen Dosen kosmischer Strahlung zu schützen, so die Forscher.

Den Forschern zufolge steht die Strahlungsmenge, der ein Mikroorganismus oder seine Sporen standhalten können, in direktem Zusammenhang mit der Menge der vorhandenen Mangan-Antioxidantien. Mit anderen Worten: Je höher die Konzentration von Mangan-Antioxidantien, desto größer ist die Resistenz gegenüber intensiver Strahlung.

Quellenhinweis

H. Yang, A. Sharma, M.J. Daly, B.M. Hoffman. The ternary complex of Mn2+, synthetic decapeptide DP1 (DEHGTAVMLK), and orthophosphate is a superb antioxidant, Proceedings of the National Academy of Sciences. 121 (51) e2417389121, 2024