Forscher rätseln: Neue Amöbe überlebt extreme Hitze

In den heißen Gewässern des Lassen Volcanic National Park in Kalifornien hat ein von der NASA unterstütztes Forschungsteam einen ungewöhnlichen Einzeller entdeckt. Bisher ging die Wissenschaft davon aus, dass Eukaryoten nur bis zu einer Temperatur von 60 Grad Celsius überleben können.

Die neu entdeckte Amöbe kann jedoch bei deutlich höheren Temperaturen überleben. Bei 63 Grad Celsius war sie noch in der Lage, sich durch Zellteilung zu vermehren. Bei 64 Grad Celsius suchte sie weiterhin aktiv nach Nahrung. Temperaturen von bis zu 70 Grad Celsius kann sich der Einzeller schützen, indem er seine Form verändert und eine schützende äußere Schicht bildet.

Die Amöbe erhielt den Namen Incendiamoeba cascadensis und wird auch "Feueramöbe" genannt. Zwischen 2023 und 2025 sammelte das Forschungsteam Organismen im geothermalen Wasser in Kalifornien und untersuchte ihr Verhalten anschließend im Labor. Dabei fiel der bis dahin unbekannte Einzeller besonders auf. Nach der Belastung durch hohe Temperaturen konnte er sich bei niedrigeren Temperaturen wieder erholen.

Im Genom der Feueramöbe befinden sich zusätzliche Gene, die mit der Proteinaufrechterhaltung und DNA-Reparatur in Verbindung stehen. Das Forschungsteam vermutet, dass diese Gene dem Organismus dabei helfen könnten, mit extremer Hitze besser zurechtzukommen als andere Amöben.

Auch die Proteine an der Oberfläche der Feueramöbe weisen ein besonderes Merkmal auf: Sie enthalten mehr positiv geladene Aminosäuren. Ein ähnliches Merkmal wurde auch bei einigen der hitzetolerantesten Bakterien und Archaea beobachtet. Diese Moleküle könnten dazu beitragen, die Proteine stabil zu halten und zu verhindern, dass sie sich unter extremer Hitze entfalten oder verklumpen.

"Auch wenn diese Organismen so unterschiedlich sind, gibt es doch eine Übereinstimmung darin, wie die Eigenschaften von Proteinen ausgewählt werden, um unter hohen Temperaturen stabil zu bleiben", sagt Erstautorin Beryl Rappaport, Doktorandin an der Syracuse University.

Die Entdeckung betrifft nicht nur die Frage, wie viel Hitze komplexes Leben auf der Erde aushalten kann. Sie könnte auch für die Suche nach Leben außerhalb der Erde relevant sein. In der Astrobiologie wird unter anderem untersucht, unter welchen Bedingungen Leben auf anderen Planeten möglich sein könnte.

"Die Erforschung von Extremophilen hilft uns, die biochemischen und physiologischen Grenzen des Lebens, wie wir es auf der Erde kennen, besser zu verstehen", erklärt Alison Olcott, Programmwissenschaftlerin für Exobiologie am NASA-Hauptquartier in Washington D.C. Die Erkenntnisse helfen der NASA bei der Suche nach Leben, da sie den Bereich der Bedingungen erweitern, unter denen Leben anderswo potenziell existieren könnte.

Auch für die Biotechnologie sind Extremophile interessant. Viele dieser Lebewesen produzieren einzigartige Proteine, die unter anderem für die Medizin oder Industrie von Nutzen sein können.

Extreme Hitze kann Proteine und andere für lebende Zellen wichtige Moleküle abbauen. Sie kann außerdem dazu führen, dass Membranen zerfallen und dadurch Zellen zerstört werden. Lange Zeit wurde vermutet, dass Organellenmembranen in Eukaryoten bei Temperaturen über 62 Grad Celsius nicht stabil bleiben können. Die Entdeckung der Feueramöbe stellt diese Annahme infrage.

"Möglicherweise waren Studien zu Eukaryoten bisher teilweise aufgrund von Annahmen über die Membranstabilität eingeschränkt", betont Rappaport. "Wir hoffen, dass die Entdeckung von I. cascadensis andere dazu anregt, weiter nach Hochtemperatur-Eukaryoten zu suchen."

Olcott ergänzt: "Die Entdeckung von Eukaryoten, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen überleben, erweitert nicht nur unser Verständnis davon, wo Leben zu finden sein könnte, sondern auch davon, wie komplex dieses Leben sein könnte."

Dabei ist die Temperatur allein nicht entscheidend dafür, ob ein Organismus in einer bestimmten Umgebung überleben kann. "Es geht nicht nur um die Temperatur. Eine Lebensumgebung benötigt auch den richtigen Säuregrad, den richtigen Sauerstoffgehalt, den richtigen Druck, Wasser und Nahrung. I. cascadensis könnte nicht alleine überleben. Auch sie ist auf andere Lebewesen angewiesen", betont Rappaport.

Die Entdeckung der Feueramöbe zeigt damit, dass die bisherigen Annahmen über die Temperaturgrenzen von Eukaryoten überprüft werden müssen. Gleichzeitig macht das Forschungsteam deutlich, dass für das Überleben eines Organismus mehrere Bedingungen zusammenspielen.