Die Rolle des Schwefels im primordialen biochemischen Arsen-Kreislauf - Mono Lake

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Leben wie wir es heute kennen, benötigt Phosphor. Arsen, das im Periodensystem unmittelbar darunter liegt, zeigt genügend chemische Ähnlichkeit, dass viele Organismen versuchen, Phosphat durch Arsenat zu ersetzen; für die meisten Organismen ist Arsen aber ein Gift. Kürzlich wurden allerdings vom Mono Lake – einem Arsen- und Sulfid-reichen, Sauerstoffarmen, hypersalinaren See Mikroorganismen isoliert, die Arsenat als Elektronenakzeptor verwenden können. Da der Mono Lake typische primordiale Bedingungen aufweist, stellt sich die Frage, ob As-Metabolisierer ein Indikator dafür sind, dass Arsen vor der Entwicklung der modernen Photosynthese eine wichtige biologische Rolle spielte. Wir vermuten, dass ein solcher früher Arsen-Kreislauf ganz entscheidend durch Schwefel beeinflusst worden wäre. Anstelle einer direkten Oxidation von Arsenit zu Arsenat, schlagen wir vor, dass Arsenit in sulfidischen Environments viel einfacher mit Polysulfiden reagieren kann, sich daraus Thioarsenate bilden, die sich wiederum zu Arsenat umwandeln. Die Identifikation von Reaktionswegen und -raten der Thioarsenatbildung und -umwandlung wird grundlegende Mechanismen des Energiegewinns primitiver Mikroorganismen aufdecken und wichtige Hinweise geben auf die Entwicklung frühen und möglicherweise extraterrestrischen Lebens.

Derzeit werden gezielt zwei Organismen untersucht: der anaerobe chemoautotrophe Arsenat-Respirierer  MLMS-1 und der fakultative, chemoautotrophe Arsenit-Oxidierer MLHE-1.