Plötzlich kregel - DER SPIEGEL
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BIOLOGIE Plötzlich kregel

Ein merkwürdiger Zustand von Erstarrung, in dem Mikroorganismen Dürre, Luftleere und Frost überstehen, zwingt die Forscher, neu zu überlegen: Was eigentlich ist Leben?
• aus DER SPIEGEL 1/1981
Dieser Beitrag stammt aus dem SPIEGEL-Archiv. Warum ist das wichtig?

Als erster hatte er Blutkörperchen, Spermien und Bakterien groß und deutlich gesehen. Doch dann fand Antony van Leeuwenhoek, als er vor drei Jahrhunderten das systematische Forschen mit dem Mikroskop begründete, noch etwas besonders Merkwürdiges -»gewisse Tierlein in den Ablagerungen auf Dächern«.

Während des Beobachtens, teilte der Delfter Gelehrte 1702 der Royal Society in London mit, trockneten die Kleinlebewesen aus und schienen zu sterben. Fügte er aber nach einiger Zeit etwas Wasser hinzu, erholten sich diese später so genannten Infusorien ("Aufgußtierchen") bald und schwammen wieder umher.

Belanglos könnte anmuten, ob ein paar simple Organismen vorübergehend alle Lebensfunktionen einstellen. Tatsächlich gerieten die Wissenschaftler darüber in einen Grundsatzstreit um Tod und Wiederaufleben.

Biologen wie die Amerikaner James S. Clegg und John H. Crowe meinen sogar, daß wegen Leeuwenhoeks Entdeckung und den Folgen eine Kardinalfrage allen Forschens nun völlig neu gestellt werden müsse: Was ist Leben?

»Leben«, definiert etwa Knaurs Lexikon aufgrund profunder biologischer Einsichten, sei eine »Gesamtheit« von »Reizbarkeit, Stoffwechsel, Fortpflanzung und Wachstum«. Das Aussetzen dieser Eigenschaften und Vorgänge hingegen gilt als Merkmal des Todes.

Hochentwickelte Einzeller und urtümliche Vielzeller wie Bär- und Rädertierchen, Fadenwürmer und Salinenkrebse allerdings können offenbar ein Drittes: Ist es angezeigt, auf bessere Zeiten zu warten, machen sie mit den Lebensaktivitäten einfach mal Pause.

Sie verfallen dann in ein »Kryptobiose« oder »Anabiose«, verstecktes Leben, genanntes Dasein. Mangelt es an Wasser, verschrumpeln sie zu reglosen Krümeln.

Sie nehmen keine Nahrung mehr auf. Die Atmung stockt. Ihre Reizleitungen liegen still. Alle biochemischen Prozesse halten an. Der mächtigste aller Triebe, Fortpflanzung zur Erhaltung der Art, wird wirkungslos.

Mit diesem Schutzmechanismus können die sonst empfindlichen Gebilde die gesamte Erde bewohnen. Kryptobiotisch harren sie etwa in der Dürre des Wüstensands aus, wo mitunter nur wenige Tage im Jahr ein bißchen Regen fällt. So überdauern sie auch den Frost in der arktischen Tundra bis zum kurzen Sommer oder eben -- weht ein Wind sie vom Vorgarten aufs Dach, wo Leeuwenhoek sie fand -- die Unbilden gemäßigter Breiten.

Kaum aber werden die Mikroorganismen befeuchtet, schwellen sie zu normaler Größe auf. Als sei weiter nichts geschehen, so beschrieb es jüngst die US-Zeitschrift »Science 80«, setzen die unzähligen Regelkreise von Betriebsamkeiten wieder ein, die angeblich das Leben ausmachen.

Was da in verschlossenen Behältnissen auf Laborregalen vom Lauf der Welt abgeschieden war, beginnt sich im Wasser des Petrischälchens zu winden und zu schlängeln. Plötzlich krabbeln die Tierchen nach Wochen, Monaten oder Jahren der Starre dem untersuchenden Wissenschaftler auf der Suche nach Nahrung und gedeihlicherer Umwelt aus dem Blickfeld des Mikroskops.

Den Naturforschern, die noch die kirchlichen Lehren achten wollten, ging das nicht in den Sinn. Konnte sich eine Art Lazarus-Wunder, wenn auch nur an den unscheinbarsten Geschöpfen, wiederholen?

»Ein Tier, das sich nach dem Tode wiederbelebt und sich unter bestimmten Einschränkungen so oft wiederbelebt, wie wir es wollen«, schrieb im 18. Jahrhundert der Italiener Lazzaro Spallanzani, »ist ein derart unglaubliches Phänomen, daß es uns unwahrscheinlich und paradox vorkommt.«

Gleichwohl überzeugte sich der Professor der Universität Pavia, einer der Pioniere experimenteller Biologie, in sinnreichen Versuchen davon. Er fand sogar heraus, daß ausgedörrte Fadenwürmchen Temperaturen vertrugen, denen aktive Exemplare erlagen; sie überlebten in luftleer gepumpten Gefäßen und überstanden elektrische Schocks.

Die Fraktion der Frommen indes beharrte, »Resurrektion«, ein Wiederauferstehen, könne es auf Erden keinesfalls geben. Manche Wissenschaftler pflichteten mit dem Argument bei, während der Kryptobiose hörten die Lebensvorgänge nicht wirklich auf; sie verliefen bei den entwässerten Wesen nur unerkennbar schwach und langsam wie in einer Art extrem tiefem Winterschlaf: Scheintod.

In Frankreich, wo Wiedererwecken von Aufgußtierchen zeitweilig zu einer Salon-Unterhaltung wurde wie vordem das Elektrisieren von Froschschenkeln und jungen Damen, befaßte sich Mitte des vorigen Jahrhunderts eine Biologen-Kommission unter dem berühmten S.146 Anatom Paul Broca mit der Kontroverse. Die Forscher hielten etwa Rädertierchen 82 Tage lang unter Luftabschluß und erhitzten sie eine halbe Stunde lang auf 100 Grad Celsius -ein Wassertropfen machte die pulvertrockenen gequälten Kreaturen so kregel wie zuvor.

Auf 42 Sitzungen berieten die französischen Gelehrten und wußten dennoch nicht zu erklären, ob Kryptobiose ein -- vorläufiges -- Ende sei. Ihr Abschlußbericht, für Jahrzehnte maßgeblich, ließ den eigenartigen Zustand im Vagen zwischen Tod und Leben.

Auch die moderne Forschung kam bis vor kurzem zu keinem Schluß. Sie erbrachte lediglich neue Rekordleistungen im Überleben.

Bärtierchen zum Beispiel wurden im kryptobiotischen Stadium von minutenlanger Erhitzung auf über 150 Grad so wenig angegriffen wie anorganische Materie. Abkühlung auf 0,008 Grad über dem absoluten Nullpunkt machte ihnen ebenfalls nichts aus.

Die Winzlinge widerstanden ionisierender Strahlung mit einer Energie von 570 000 Röntgen 24 Stunden lang (einen Atomkrieg würden sie mithin wohl am ehesten überleben). Selbst nach Aufenthalt in einem Vakuum, wie es im Weltraum herrscht, wurden sie wieder mobil.

Da entdeckten polnische Forscher in den fünfziger Jahren, daß Bärtierchen während der Kryptobiose doch etwas Sauerstoff aus der umgebenden Luft aufnehmen. Ein geheimer Stoffwechsel schien entdeckt.

Biologe Clegg von der University of Miami aber fand, daß von embryonalen Salinenkrebsen, die 15 Jahre lang in Luft aufbewahrt worden waren, nur ein Prozent im Wasser schlüpfte; bei einer anderen Probe, die zehn Jahre lang im Vakuum gelagert hatte, überlebten 22 Prozent.

Das barg die Lösung: Die in ihren Eihüllen eingetrockneten Embryonen verbrauchten Sauerstoff durch eine chemische, nicht biochemische Reaktion. Was die Polen beobachtet hatten, war nichts anderes, als wenn Eisen rostet oder Fett ranzig wird.

Sonst, folgerte Clegg, »müßte man schließen, daß Kartoffelchips oder Mumien einen Stoffwechsel haben« und noch ein wenig lebten.

Wie andererseits Organismen in der Kryptobiose lebensfähig bleiben, konnten Clegg und sein Kollege Crowe von der University of California ebenfalls aufklären. Während die Tierchen austrocknen, bilden sie zwei Substanzen, die ihr schrumpfendes Gewebe vor Verfall schützen.

Trehalose, eine Verbindung von zwei Zuckermolekülen, und Glycerin ersetzen gleichsam als Konservierungsmittel das Lebenselixier Wasser. Sie verhindern wahrscheinlich, daß die Eiweißstoffe der Körperzellen verkleben oder sich zersetzen. Deswegen, erläutert Clegg, bekommen auch Dörrgemüse und andere getrocknete Nahrungsmittel selten wieder die ursprüngliche Konsistenz und den originalen Geschmack.

Leben, resümieren die beiden Biologen, sei also nicht ein Prozeß und schon gar nicht eine mystische Kraft, sondern sozusagen Form. »Solange die molekulare Struktur von Organismen intakt bleibt«, formulierte es Crowe, »leben sie; ist die Struktur zerstört, sind sie tot.«

Zwar funktioniert nichts mehr während der Kryptobiose. Doch die biochemischen Verbindungen, die Zellen und Organellen bleiben erhalten. So ist auch dieser Zustand Leben -- im Wartestand.

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