Das Rampenlicht
Da war ich: mit meiner Stirnlampe und einem Probenfläschchen auf einer Leiter schwankend, bereit, den Fledermäusen, Kakerlaken und Spinnen auf dem Dachboden des Hauses meiner Familie in Florida zu trotzen, auf der Suche nach einem noch kleineren – und unendlich geheimnisvolleren – Lebensform. Ich wusste, dass sich hier oben, irgendwo in den staubigen Eingeweiden unseres Hauses, eine Kondensationsleitung für das Heiz- und Kühlsystem befand. Und wo Feuchtigkeit ist, sind Bakterien. Könnte dieses harmlose Haushaltsgerät ein kleines biologisches Wunderwerk mit Eigenheiten hervorbringen, das den Menschen im Kampf gegen den Klimawandel helfen könnte?
In letzter Zeit haben Wissenschaftler nach solchen „Extremophilen“ gesucht, bei denen es sich um Mikroorganismen handelt, die einzigartige Eigenschaften entwickelt haben, um den extremen Umgebungen, in denen sie wachsen, gerecht zu werden. An Orten mit reichlich Kohlendioxid könnten beispielsweise einige Mikroorganismen die Fähigkeit entwickelt haben, es zu fressen , was sie zu nützlichen Werkzeugen bei der Reinigung unserer Atmosphäre und anderer verschmutzter Umgebungen machen könnte.
Eine Probe, die aus der Spülmaschine meiner Familie stammte. Sachi Kitajima Mulkey / Grist
Wenn wir an extreme Umgebungen denken, denken wir vielleicht an Wüsten, Vulkane oder tiefe Meeresgräben. Und Forscher haben an solchen Orten Extremophile entdeckt – darunter auch Chonkusein Cyanobakterium mit einem unersättlichen Appetit auf Kohlendioxid, das kürzlich in Vulkanschloten vor der Küste Siziliens gefunden wurde. Aber auch in der näheren Umgebung kann es Extreme geben.
Das menschliche Zuhause galt lange Zeit als ökologisch so banal, dass die Wissenschaft es weitgehend ignorierte und die Mehrheit der winzigen Lebensformen, die mit uns leben, unerforscht ließ. Aber in unseren perfekt kontrollierten Umgebungen schaffen Haushaltsgeräte – wie Geschirrspüler – Bedingungen, die in der Natur relativ selten sind. In diesen Räumen gibt es möglicherweise noch Zehntausende Mikroben zu entdecken, und viele davon könnten sich als nützlich erweisen.
Der Two Frontiers-ProjektEine gemeinnützige Forschungsorganisation, die sich der mikrobiellen Erforschung widmet und dieselbe Gruppe ist, die Chonkus gegründet hat, versucht, diese Lücke zu schließen. Ein neues Citizen-Science-Projekt, Extremophile: In Ihrem Zuhauselädt Freiwillige ein, in ihren Häusern nach ungewöhnlichem Wachstum von Bakterien und Algen – was wir gemeinhin als Schleim oder Dreck bezeichnen – zu suchen und Proben einzusenden, damit die Wissenschaftler die einzigartigen Fähigkeiten zur Kohlenstoffabscheidung testen können.
„Das meiste, was wir über das Haus wissen könnten, wissen wir nicht. Wir haben das Zuhause in der Vergangenheit einfach nicht so untersucht, wie wir andere Orte untersuchen würden“, sagte Rob Dunn, ein Mikrobiologe, der seine Karriere der Erforschung der kleinen Arten gewidmet hat, die in unserem täglichen Leben verankert sind. Im Jahr 2019 Der Guardian rief ihn an der „David Attenborough der häuslichen Sphäre“.
Laut Dunn entstand diese Wissenslücke, als frühe Ökologen beschlossen, sich auf die Erforschung einer natürlichen Welt zu konzentrieren, die durch die Abwesenheit von Menschen definiert ist. Obwohl die Erforschung der menschlichen Umwelt in den letzten Jahrzehnten zugenommen hat, „ist es immer noch wahr, dass wir mehr über Grasmücken wissen als über menschliche Krankheitserreger“, sagte er. Wenn Wissenschaftler Haushaltsbakterien, Lebensmittel und Insekten untersuchten, so sagte er, geschah dies oft in dem Bemühen, die Umwelt zu sterilisieren – und nicht, sie ökologisch zu verstehen.
„Hunderte Millionen, wenn nicht eine Milliarde Zellen passen in einen so kleinen Raum“, sagte James Henriksen und hielt seine Finger hoch, die in die Größe eines Viertels gequetscht waren. Henriksen ist Mikrobiologe an der Colorado State University und Mitbegründer des Two Frontiers Project. Es sei hilfreich, sich daran zu erinnern, dass „in diesen kleinen Schleimstücken ein ganzes Ökosystem entsteht“, fügte er hinzu.
Nehmen Thermus aquaticusein Bakterium, dessen Enzyme zur Erschließung moderner genetischer Sequenzierungstechnologie beitrugen und in COVID-19-PCR-Tests unverzichtbar wurden. Die Bakterien wurden ursprünglich in den Thermalgruben des Yellowstone-Nationalparks gefunden – hätten aber genauso leicht und vielleicht einfacher in Haushalts-Warmwasserbereitern gefunden werden können, sagten mir Henriksen und Dunn, wenn jemand daran gedacht hätte, nachzuschauen.
Braden Tierney, Mikrobiologe und weiterer Mitbegründer des Two Frontiers Project, bezeichnet Mikroben aufgrund ihrer Milliarden von Genen, die über unterschiedliche Funktionen verfügen, die auf das Überleben in ihrer Umgebung zugeschnitten sind, als „Alchemisten der Natur“. Wenn es ein reichlich vorhandenes Molekül – wie Kohlendioxid – gibt, hat sich eine Mikrobe entwickelt, um es zu fressen, erklärte Tierney während eine Präsentation an die Teilnehmer des extremophiles Citizen Science-Projekts. Und wenn eine Mikrobe CO2 fressen kann, kann sie möglicherweise dazu genutzt werden, das Kohlendioxid aufzusaugen, das der Mensch in die Erdatmosphäre pumpt, und so zur Eindämmung der Erwärmung beitragen. Laut Tierney ist mikrobielles Leben bereits für die Fixierung oder Speicherung eines erheblichen Teils des Kohlenstoffs in der Atmosphäre verantwortlich.
„Das bedeutet, dass es natürlich entwickelte mikrobielle Mechanismen gibt, die wirklich, wirklich gut darin sind, die Umwelt zu reinigen“, sagte er. Nach Angaben des Weltwirtschaftsforums ist die mikrobielle Kohlenstoffabscheidung eine der weltweit führenden neuen Technologien, obwohl sie sich noch in einem frühen Stadium der Forschung und Entwicklung befindet.
Nachdem sie sich auf der Website für das Projekt „Extremophile“ angemeldet haben, werden die Teilnehmer aufgefordert, Fotos von „Schleim, verkrusteten Matten und fadenförmigem Wachstum“ in ihren Häusern zu machen, insbesondere an Orten mit extremen Heiß-Kälte-Zyklen. Zu den empfohlenen Jagdgebieten gehören Waschmaschinen, Tropfleitungen für Kühlschränke, Warmwasserbereiter, Sonnenkollektoren und Duschköpfe. Henriksen interessiert sich besonders für eine Substanz namens „Pan Pudding“, die sich in den Auffangschalen unter Klimaanlagen ansammelt. Und obwohl Mikroben überall seien, sagte er, weisen Wucherungen, die mit bloßem Auge sichtbar sind, eher genetische Eigenschaften auf, die Forscher nutzen können. Bisher wurden rund 35 Beobachtungen von Bürgerwissenschaftlern in das Projekt hochgeladen und über 80 Mitglieder haben sich angemeldet.
Wenn die Forscher etwas vielversprechendes Ungewöhnliches entdecken, schicken sie dem Freiwilligen ein Testkit mit leeren Probenröhrchen, Handschuhen und einem Schaber sowie einen frankierten Rückumschlag zu. Anschließend testen die Forscher die DNA der Probe und die Ergebnisse werden einer Open-Source-Datenbank mit Mikroben hinzugefügt. Durch die Katalogisierung der Vielfalt dieser winzigen Lebensformen besteht die Hoffnung, dass einige davon eines Tages für menschliche Zwecke nützlich werden könnten – etwa zur Bekämpfung von Treibhausgasemissionen oder zur Beseitigung der Umweltverschmutzung.
Mit dieser Hoffnung habe ich den klebrigen Film in meiner Spülmaschine, den flockigen Schmutz am Boden meiner Regentonne und das gesprenkelte Wasser aus den Klimaanlagenrohren auf meinem Dachboden aufgesammelt und die mikroskopisch kleinen Ökosysteme meines Zuhauses verschickt zum Testen in ein Labor gebracht.
Das Probenahmeset, das bei mir zu Hause ankam, nachdem ich Fotos vom Schmutz in meiner Umgebung hochgeladen hatte. Sachi Kitajima Mulkey / Grist
Aber selbst Beobachtungen, die am Ende nicht erfasst werden, schließen wichtige Lücken im wissenschaftlichen Verständnis, sagte Henriksen.
Dunn stimmt zu. „Es ist erstaunlich, dass Menschen an verschiedenen Orten völlig unterschiedliche Dinge in ihren Häusern sehen“, sagte er. Und auch wenn die Citizen-Science-Daten nicht so standardisiert sind wie die in einem Labor durchgeführte Forschung, „sind es immer noch die besten Daten, die wir haben“, sagte er. Dunns Labor in North Carolina läuft Citizen-Science-Projekte B. eine Umfrage zu den Mikrobiomen in Duschköpfen, Achselhöhlen und Sauerteigbrot, mit dem Ziel, „so viele Menschen wie möglich“ in die Entdeckung des täglichen Lebens einzubeziehen.
„Ohne die Hilfe einer größeren Community können wir eine solche umfassende Umfrage einfach nicht durchführen“, sagte Sarah Newman, Managerin des Extremophiles Citizen Science-Projekts und Betriebsleiterin bei CitSci.org, wo das Projekt gehostet wird. „Es bedeutet, den Menschen einen Ort zu geben, an dem sie Teil der Wissenschaft sein können, wo es in der Vergangenheit keinen gab.“
Und in gewisser Weise haben wir alle schon mitgemacht. „Unsere Häuser sind tatsächlich eine sehr seltsame Umgebung, wenn man darüber nachdenkt. Direkt vor unserer Nase haben wir zu jahrhundertelangen Experimenten zur Errichtung dieser seltsamen Orte beigetragen“, sagte Henriksen.
Es kann Wochen oder Monate dauern, bis ich vom Two Frontiers-Team eine Antwort auf die von mir eingesandte Probe höre – die genaue Laborarbeit, die zur Identifizierung genetisch unterschiedlicher Organismen erforderlich ist, braucht Zeit. Aber vielleicht lauert in den Eingeweiden meines Zuhauses in Florida oder in einem klobigen Schleim, der sich in Ihrem versteckt, der nächste einzellige Verbündete im Kampf gegen den Klimawandel.
— Sachi Kitajima Mulkey
Mehr Belichtung
Ein Abschiedsschuss
Eine weitere Kraft von Mikroorganismen ist ihre Fähigkeit, alle Arten von Materialien abzubauen – was sie möglicherweise für Dinge wie Dekontamination und Abfallverarbeitung nützlich macht. Hier zeigt die Biotechnologin Nadac Reales del Canto ein Experiment an einem Bergbaustandort in Antofagasta, Chile, im Jahr 2021. Die Extremophilen, die Reales und ihr Team untersuchten hat es geschafft, in nur drei Tagen einen Nagel zu essen.
