Urmikroben enthüllen, wie Leben ohne Sauerstoff Energie erzeugte: Ein Durchbruch zum Verständnis des frühen Lebens auf der Erde

Forschungen unter der Leitung von Professor Volker Müller an der Goethe-Universität Frankfurt haben aufgeklärt, wie Urmikroben, die in sauerstofffreien Umgebungen wie Tiefsee-Thermalquellen gedeihen, Energie erzeugen. Diese Mikroben kombinieren Kohlendioxid und Wasserstoff zu Essigsäure, ein Prozess, der einen Mechanismus aktiviert, der Natriumionen aus der Zelle pumpt. Dadurch entsteht ein Natriumgradient, der, wenn er umgekehrt wird, eine molekulare Turbine (ATP-Synthase) antreibt, um ATP, die universelle Energiewährung, zu produzieren. Der Rnf-Komplex, eine Ansammlung von in die Membran eingebetteten Proteinen, spielt eine entscheidende Rolle bei diesem Prozess, indem er Elektronen von Wasserstoff zu Kohlendioxid leitet. Mithilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie und Molekulardynamiksimulationen visualisierten die Wissenschaftler den Rnf-Komplex und identifizierten einen Eisen-Schwefel-Cluster, der Natriumionen anzieht und deren Ausstoß aus der Zelle erleichtert. Diese Entdeckung verbessert nicht nur unser Verständnis der frühen Lebensformen, sondern birgt auch Potenzial für Kohlenstoffabscheidungstechnologien und die Entwicklung neuer antibakterieller Medikamente durch die gezielte Bekämpfung ähnlicher Atmungsenzyme in Krankheitserregern.