Extremophile sind faszinierende Organismen, die in der Lage sind, unter extremen Bedingungen zu überleben, was den meisten anderen Lebensformen nicht möglich ist.
Dabei handelt es sich hauptsächlich um Mikroorganismen, die unter extremen Umweltbedingungen überleben und gedeihen können, die für die meisten Lebensformen auf der Erde tödlich wären oder sie stark beeinträchtigen würden.
Arten von Extremophilen
Extremophile werden im Allgemeinen nach der Art der extremen Bedingungen klassifiziert, unter denen sie leben können:
- Thermophile und Hyperthermophile: Organismen, die bei sehr hohen Temperaturen von 45 °C bis über 100 °C gedeihen, wie zum Beispiel in heißen Quellen und hydrothermalen Schloten.
- Psychrophile: Organismen, die unter extrem kalten Bedingungen leben, sogar unter 0 °C, wie zum Beispiel im Eis der Antarktis.
- Halophile: Organismen, die in Umgebungen mit hohen Salzkonzentrationen gedeihen, wie etwa in Salzseen oder im Toten Meer.
- Azidophil und alkalophil: Organismen, die in Umgebungen mit extrem hohem bzw. niedrigem pH-Wert leben.
- Piezophile (oder barophile): Organismen, die hohe Drücke überleben können, wie sie in der Tiefsee vorkommen.
- Xerophyten: Organismen, die in sehr trockenen Umgebungen, wie z. B. in Wüsten, überleben können.
- Radiophile: Organismen, die hohe Mengen ionisierender Strahlung vertragen.
Die Bedeutung der Extremophilen
Die Untersuchung von Extremophilen hat wichtige Auswirkungen auf verschiedene Bereiche:
- Biotechnologie: Extremophile sind eine Quelle für Enzyme, die unter extremen industriellen Bedingungen arbeiten können. Das macht sie nützlich für Prozesse wie die Herstellung von Biokraftstoffen, Biokunststoffen und in der Pharma- und Lebensmittelindustrie.
- Astrobiologie: Extremophile erweitern unser Verständnis der Grenzen des Lebens und helfen den Wissenschaftlern bei der Vorhersage und der Suche nach Leben in extremen extraterrestrischen Umgebungen, wie dem Mars oder den Eismonden von Jupiter und Saturn.
- Ökologie und Evolution: Die Untersuchung von Extremophilen kann Aufschluss darüber geben, wie das Leben auf der Erde entstanden sein könnte und wie sich Organismen an extreme Bedingungen anpassen.
Anwendbarkeit von Extremophilen in der Genetik
Bei der DNA-Analyse wird eine Technik namens PCR (Polymerase-Kettenreaktion) eingesetzt, um die für die Untersuchung verfügbare DNA-Menge zu vervielfachen. Die PCR ist ein spezieller DNA-Vervielfältigungsdrucker, der ein Enzym namens Taq-Polymerase einsetzt, das den hohen Temperaturen widersteht, die für die Trennung der DNA-Stränge erforderlich sind, und sich auf bestimmte Abschnitte konzentriert. Primer", kurze DNA-Fragmente, markieren den Anfang und das Ende des zu kopierenden Abschnitts, und unter der Wirkung der Taq-Polymerase werden innerhalb weniger Stunden mehrere Kopien dieses spezifischen Abschnitts erzeugt.
Die Taq-Polymerase stammt aus Thermus aquaticus, einem Extremophilen, der in der Lage ist, hohen Temperaturen zu widerstehen, wie sie in den heißen Quellen des Yellowstone-Nationalparks in den USA zu finden sind. Seine Fähigkeit, bei 75-80 °C zu arbeiten und dabei bis zu 95 °C auszuhalten, ist für die Wirksamkeit der PCR von entscheidender Bedeutung und hat durch die Vereinfachung verschiedener wissenschaftlicher und medizinischer Verfahren erhebliche Auswirkungen auf die Molekularbiologie, Genetik, Forensik und Krankheitsdiagnose.
In der Forschung wird die PCR zur Analyse von Genen in Pflanzen oder Tieren eingesetzt. Ein wichtiger praktischer Fall ist der Einsatz zum Nachweis von Viren, wie COVID-19, in unserem Organismus, wodurch die Diagnose von Krankheiten verbessert wird. Sie wird auch in Tests oder DNA-Tests verwendet, die von Unternehmen wie ADNTRO angeboten werden, um genetische Veranlagungen für verschiedene Merkmale und Gesundheitszustände zu ermitteln.
