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

Description: 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.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Arsenat ? Arsenverbindung ? Phosphat ? Schwefelverbindung ? Sulfid ? Nitrat ? Schwefel ? Anaerobe Bedingungen ? Arsen ? Biochemie ? Phosphor ? Sauerstoff ? Toxin ? Photosynthese ? Hydrochemie ? Oxidation ? Toxische Substanz ? Mikroorganismen ? Abiotischer Faktor ? Biologische Aktivität ? Stoffkreislauf ? Abbau ? Reaktionskinetik ? Biochemische Reaktion ? Katalyse ? Mono Lake ? Reaktionsmechanismus ? Salinität ? See [Binnengewässer] ? Stoffwechselprodukt ? Thioarsenat ? Wassermikroorganismen ? Arsenit ? Genexpression ?

Region: Bayern

Bounding boxes: 12.53381° .. 12.53381° x 47.795° .. 47.795°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutscher Akademischer Austausch Dienst (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften - Umweltgeochemie (Betreiber*in)

Time ranges: 2012-01-01 - 2013-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: The role of sulfur in a primordial arsenic biochemical pathway - Mono Lake
  Description: Life as we know it today requires phosphorus. Arsenic, which lies directly below phosphorus in the periodic table, shows sufficient chemical similarity that many organisms try to substitute arsenate for phosphate, but it is a poison to almost all organisms. However, microorganisms have been described that can utilize arsenate as electron acceptor. They have been isolated e.g. from Mono Lake, an arsenic- and sulfide-rich, oxygen-depleted, hypersaline, closed basin soda lake, which is thought to reflect primordial conditions as predominated at the early stages of Earth development or may still exist in extraterrestrial environments. Is As-metabolizing life in Mono Lake an indication that arsenic could have had (and, in specific niches, potentially still has) an important biological role in the early development and evolution of life prior to the evolution of modern photosynthesis 2.7 billion years ago? This question is currently pursued intensively e.g. by the groups of P. Davies, J. Hollibaugh, R. Oremland, J. Stolz, E. Lebrun, B. Schoepp-Coethenet. We postulate that such an early arsenic cycle would have been significantly affected by the presence of sulfide. Instead of a direct oxidation of arsenite to arsenate, we propose that arsenite in sulfidic environments reacts much more readily with polysulfides (formed from sulfide and elemental sulfur) to yield thioarsenates which in turn can be transformed to arsenate abiotically or microbially catalyzed. Thioarsenates have just recently been discovered in more and more sulfidic environments and are already known to be key arsenic species in Mono Lake. The long-term goal of the envisaged project is to identify reaction pathways, reaction rates and products of thioarsenate formation and degradation with arsenate, nitrate or oxygen as electron acceptors and to identify different groups of microbes or certain gene expressions responsible for these reactions to prove the role of sulfur in a primordial arsenic biochemical pathway. Two organisms currently investigated in greater detail are the anaerobe chemoautotrophic arsenate-respiring MLMS-1 and the facultative, chemoautotrophic arsenite-oxidizing MLHE-1. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1060569

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.47
• Findability: 0.54

  • Title: 0.41
  • Description: 0.14
  • Identifier: false
  • Keywords: 0.68
  • Spatial: RegionIdentified (1.00)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 1 times.