Kapitel 6: In kochendem Wasser

Archaebakterien gedeihen in kochendem Wasser. Warum? Wie machen sie das? Wie groß sind sie? Oder: Wie klein sind sie? Sind diese einzelligen Organismen primitiv? Was ist die heißeste Temperatur, bei der ein einzelliger Organismus noch leben und sich vervielfachen kann? Wie lang ist sein DNA-Strang? Wie viel Information enthält er? Sind die Wärme liebenden Archaebakterien die ältesten einzelligen Organismen auf der Erde? Sitzen sie wirklich an der Wurzel des 16S-rRNA-Baums des Lebens? Was haben Wissenschaftler jetzt darüber herausgefunden?

Christian Baumann, Martin Judex, Harald Huber und Reinhard Wirth, an der Universität Regensburg, Deutschland, berichten in Extremophiles (1998)2:101-108 unter der Überschrift, "Geschätzte Genomgröße von Hyperthermophilen":

"Wir haben die Genome von verschiedenen hpyperthermophilen und äußerst thermophilen Prokaryoten in bezug auf Größe, physikalischer Organisation und 16S rRNA-Kopien-Anzahl untersucht. Unsere Ergebnisse zeigen, dass alle Genome kreisförmig sind. Und sie enthalten 1,6-1,8 Millionen Basenpaare (Pyrodictium abyssi, Methanococcus igneus, Pyrobaculum aerophilum, Archaeoglobus fulgidus, Archaeoglobus lithotrophicus, und Archaeoglobus profundus). Die Genome der beiden Bakterien, Fervidobacterium islandicum und Thermosipho africanus enthalten 1,5 Millionen Basenpaare. Ein systematisches Studium aller richtig beschriebenen Arten der Ordnung der Sulfolobalen zeigte uns: Diese Archaebakterien enthalten zwei Klassen von Genomgrößen, die mit phylogenetischen Analysen übereinstimmen. Die Gruppe Metallosphaera acidianus und Sulfolobus metallicus haben Genome mit etwa 1,9 Millionen Basenpaaren; die anderen Mitglieder der Ordnung Sulfolobales haben Genome mit >2,7 Millionen Basenpaaren."

"Archaebakterien besitzen Zellwände von sehr starrer Struktur, die man in vielen Fällen nicht durch konventionelle Techniken auflösen (lysen) kann. Die Archaebakterien enthalten Proteine mit DNA, die viel stärker miteinander verbunden sind, als in Bakterien. Die Proteine in der Zellwand von Pyrococcus furiosus schützen das genomische DNA 20mal besser gegen thermalen Schaden, als die von E. coli (Peak et al. 1995). ... Solche DNA-bindenden Proteine sind in archaeellen Zellen zahlreich vorhanden: In M. jannaschii, zum Beispiel, hat man nicht nur ein, sondern fünf Gene für Histon gefunden. Drei werden auf dem 116-kb Genom verschlüsselt, Bult et al. (1996).

"Pyrobaculum aerophilum hat eine Genomgröße von ca. 1.700 kbp. Durch Sequenzieren hat man 1.800 tausend Basenpaare ermittelt. Durch Sequenzieren des Genoms von S. solfataricus hat man 3.000 tausend Basenpaare gefunden, wir haben 2.800 tausend Basenpaare gefunden. Die erste Genom-Reihenfolge eines Archaebakteriums, nämlich die von M. jannaschii, hat eine Genomgröße von 1.665 tausend Basenpaaren (Bult et al. 1996). Bei seinem nahen Verwandten, M. igneus, haben wir 1.658 tausend Basenpaare gezählt, was sehr nahe ist. Wir möchten hier betonen: die Größen, die wir hier angeben, sind Mindestgrößen. ... Archaeoglobus fulgidus ist ein besonderer Fall. Hier ist unsere Größenschätzung von 1.784 tausend Basenpaaren deutlich niedriger, als der Wert, den man durch Genom-Sequenzierung erhalten hat (2,18 Millionen Basenpaare: H. P.-Klenk)." (1998:104, 105).

"Das Genom der (Hyper)thermophilen enthält etwa 1,5-2 Millionen Basenpaare. Das Genom der (schmarotzenden Bakterien) Mycoplasma genitalium und Mycoplasma pneumoniae enthält etwa 0,6 und 0,8 Millionen Basenpaare (Fraser et al. 1995; Himmelreich et al. 1996). Diese beiden Arten sind die frei-lebenden Mikroorganismen mit dem kleinsten Genom, die man heute kennt. Deshalb muss man annehmen, dass die Genome der Hyperthermphilen mindestens doppelt so groß sind, wie ein minimales zweckmäßiges Genom; (Mushegian und Koonin, 1996). Und deshalb müssen sie sich weit entwickelt haben." (Baumann, C. et al. 1998:106, 107).

Kommentar: Man kann nicht die Genomlänge von Bakterien, die als Parasiten leben, mit der von Hyperthermophilen vergleichen, die von anorganischen Stoffen leben. Der hyperthermophile Einzeller, der von anorganischen Stoffen lebt und kochendem Wasser angepasst ist, braucht mehr Erbinformation, als ein Parasit, der von anderen Zellen lebt. Deshalb braucht er einen viel längeren DNA-Strang.

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Genom-Größe für Hyperthermophile in diesem Bericht

Baumann, C. et al. (1998:104), Tabelle 2. (Tausend Basenpaare).

Die Hyperthermophilen haben eine Genomlänge von 1,5-2,0 Millionen Basenpaaren, in der Form eines Kreises. Der Durchschnitt von 1,75 Millionen Basenpaaren hat einen Informationsgehalt von mindestens 10^1.053.605 Bit. So viel Information braucht man, nur um ihre Nukleotid-Paare richtig zu ordnen. Information kommt immer aus einer geistigen, nicht-materiellen Quelle, vom Schöpfer.

Was haben andere Forscher darüber herausgefunden? War die erste Zelle auf der Erde kochendem Wasser angepasst? Ist das wirklich ein hyperthermophiler Einzeller gewesen?

Methanothermus fervidus

Dieses Archaebakterium hat man in Grandalur in der Nähe von Hveragerthi, auf Island, gefunden , in einer Tiefe von 30 cm in einem sauren Solfatara-Feld. Im Gegensatz zur sauren Oberfläche des Wassers, war der pH-Wert in der Tiefe 6,0 und die Temperatur 100°C. So scheint Methanothermus im tieferen Teil der Solfatara-Felder vorhanden zu sein, die auf der Oberfläche sauer sein können (pH-Wert 1-3). Die reduzierte Umgebung passt mit der Sauerstoff-Sensibilität von Methanothermus zusammen, was selbst für ein Methanogen extrem ist.

Die Zellen des Archaebakteriums Methanothermus sind Stäbe, die sich nicht bewegen können. Sie sind etwa 1 bis 4 µm lang und 0,3 bis 0,4 µm breit. Methanothermus fervidus wächst streng anaerob, innerhalb eines Temperaturbereiches von 65 bis 97°C, mit einem Optimum von 83°C, in einer Mischung von H₂:CO₂ (80:20). Organisches Material regt nicht ihr Wachstum an. Es ist also ein primärer Futtererzeuger.

Die Zelle von M. fervidus ist ein etwas gebogener Stab, 0,3-0,4 µm breit und 3-5 µm lang. Stetter, K. O. (in Brock, T. D. 1986:43-54). Was sind das Volumen und die Oberfläche dieser Zellen? - Volumen: 0,203.258 µm³. Oberfläche: 2,851.484 µm². Verhältnis: 1:14

Methanobacterium thermoautotrophicum

Wo lebt dieses Archaebakterium? Wie groß ist es? Was isst es? Wie viel Information enthält es? Warum ist es entstanden?

Die Zellen sind schlank, zylindrisch, unregelmäßig gekrümmte Stäbe, 0,35-0,6 µm breit und 3-7 µm lang, mit häufigen Fäden 10-120 µm lang. CO₂ als einzige Kohlenstoffquelle, NH₃ als einzige Stickstoffquelle, Sulfid als einzige Schwefelquelle, und H₂-CO₂ als einzige Energiequelle. Organische Zusätze veranlassen es nicht, zu wachsen. Doch es nimmt Acetat auf. Habitat: thermophil, anaerob, Abwasserschlamm-Verdauer. Optimale Temperatur: 65-70°C. Optimaler pH-Wert: 7,2-7,6. Bergey's Manual (1989:2176).

Alle Spezies wachsen mit H₂-CO₂ als ein Substrat für Methanogenesis. Die meisten Arten von Methanobacterium können autotroph, mit CO₂ als einzige Kohlenstoffquelle, wachsen. Temperatur-Optimum 65-70°C. Die Spezies Methanobacterium thermoautotrophicum ist 0,4 µm breit und 3-120 µm lang. Man hat sie in anorganischen Verdauern gefunden, in Abwasserschlamm, Dünger, Grundwasser und im Formationswasser ölhaltigen Gesteins. The Prokaryotes (1992:731).

Zellvolumen und -oberfläche, bei der recht kleinen Größe, von 0,4 µm Breite und 3,0 µm Länge. Volumen: 0.376991 µm³. Oberfläche: 4,021.238 µm². Verhältnis: 1:10,6.

Das Genom von Methanobacterium thermoautotrophicum ist 1,0·10⁹ Da, wie Klein, A. und M. Schnorr (1984:630) berichten. Das sind 1.515.151 Basenpaare. Das Genom ist 505 µm lang. Es ist 168 Male länger, als die Zelle, mit ihrer Länge von 3 µm. - R. Stettler und T. Leisinger haben die Genomgröße von vier verschiedenen Rassen von Methanobacterium thermoautotrophicum bestimmt (1992:7232):

M. thermoautotrophicum Marburg               1.623.000 bp

M. thermoautotrophicum H                          1.725.000 bp

M. thermoautotrophicum Hveragerdi           1.728.000 bp

M. thermoautotrophicum YTB                       1.707.000 bp

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Die durchschnittliche Länge von diesen vier Rassen von Methanobacterium thermoautotrophicum enthält 1.695.750 Basenpaare. 1.695.750 bp log 4 = 10^1.020.943 Bit (ja/nein Entscheidungen).

Enzym Formyltransferase

Das Formylmethanofuran von Methanobacterium thermoautotrophicum enthält vier Enzyme und ihre Untereinheiten, mit der folgenden Proteinmasse: Formyltransferase 164 kDa, 41 kDa, Cyclohydrolase 82 kDa, 41 kDa, die Dehydrogenase wurde nicht bestimmt, 32 kDa, Reductase 150 kDa, 36 kDa, nach B. Schwörer et al. (1993:230). – Wie viel Information braucht man, nur um ein einiges dieser Enzyme zu machen, Formyltransferase zum Beispiel?

Das Enzym Formyltransferase hat 164 kDa, und seine Untereinheit 41 kDa Proteinmasse: zusammen 205 kDa.

205.000 : 110 = 1.863 Aminosäuren log 20 = 10^2.423 Bit. 1.863 x 3 = 5.590 Nukleotide log 4 = 10^3.365 Bit.

Das bedeutet: Man braucht 5.590 Basenpaare, um das Protein des Enzyms Formyltransferase zu machen, mit seiner Proteinmasse von 205 kDa. Und man braucht 10^{3 365} ja/nein Entscheidungen (Bit), um diese 5.590 Basenpaare an die richtige Stelle zu setzen (wie die Buchstaben eines Textes).

Sie machen dann 1.863 Aminosäuren, mit einer Masse von 205 kDa. Jetzt braucht man mindestens 10^3.365 ja/nein Entscheidungen (Bit), um aus ihnen das richtige Protein herzustellen, um sie in der richtigen Reihenfolge aufzustellen, in eine sehr komplexe dreidimensionale Ordnung: in das Enzym Formyltransferase. Selbst ein einziges archaeelles oder bakterielles Enzym ist komplexer, als alles, was der Mensch bis jetzt erschaffen hat. Kein Wissenschaftler kann bis jetzt solch ein zweckmäßiges Enzym herstellen. Es ist ein Meisterwerk biophysischen Designs.

Douglas R. Smith und Mitarbeiter haben die vollständige Genom-Reihenfolge von Methanobacterium thermoautotrophicum H. untersucht. Sie haben ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Journal of Bacteriology, Nov. 1997, Vol. 179, S. 7135-7155 veröffentlicht. Es hat 1.751.377 Basenpaare. Methanobacterium thermoautrotrophicum H hat man im Jahr 1971 im Abwasserschlamm in Urbana, Illinois, USA, gefunden. Es ist ein lithoautotrophes, thermophiles Archaebakterium. Es wächst bei Temperaturen, von 40 bis 70°C, und optimal um 65°C. M. thermoautotrophicum erhält Energie, indem es H₂ benutzt, um CO₂ zu CH₄ zu reduzieren. Und es baut alle seine zellularen Bestandteile aus diesen gleichen gasförmigen Substraten, plus N₂ oder NH4+₄⁺ und anorganischen Salzen zusammen. Aber trotz dieser beeindruckenden biosynthetischen Kapazität haben M. thermoautotrophicum H und verwandte Rassen ein sehr kleines Genom (1,7 Millionen Basenpaare). Das Genom von M. thermoautotrophicum H ist ein einzelnes, kreisförmiges DNA Molekül, 1.751.377 Basenpaare lang.

M. thermoautotrophicum baut alle seine zellularen Bestandteile zusammen und erhält Energie nur von CO₂, H₂ und Salzen. Trotzdem hat es ein Genom von nur ~40% der Größe des E. coli Genoms. Und es ist nur dreimal so groß, wie das Genom von Mycoplasm genitalium. Man hat sich überlegt, wie viele Gene die kleinste mögliche Zelle braucht. Doch es ist ebenso wichtig, und ist praktisch wichtiger, dass man herausfindet, wie viele Gene eine Zelle, die ganz unabhängig, autotroph lebt, mindestens braucht. Vergleicht man die Größe des Genomes von M. thermoautotrophicum mit dem ähnlich großen Genom von M. jannaschii, dann erscheint es so, dass beide Methanogene (Methanerzeuger) mehr Gene haben, als sie für ihren lithoautotrophen Lebensstil brauchen. Beide enthalten vervielfältigte Gene, die vermutlich entbehrliche Stoffwechsel-Flexibilität liefern. - D. H. Smith (1997:7153).

Methanococcus

Die verschiedenen Arten der Methan erzeugenden Archaebakterien, Methanococcus sind verschiedenen Temperaturen angepasst. Einige mögen es warm, einige heiß und einige, kochend heiß. Wie können sie dort leben? Wie groß sind sie? Und wie viel DNA enthalten sie?

Methanococcus thermolithoautotrophicum lebt bei einer Temperatur von 30-70°C, bei einem Optimum von 65°. Unregelmäßige Kugel. Zelldurchmesser 1,0 µm. Substrat für Methansynthese H₂ + CO₂, Formiat. Schwefelquelle: Sulfid, elementarer Schwefel, Thiosulfat, Sulfit, Sulfat. Stickstoffquelle NH₃, N₂. pH-Wert-Bereich 6,5-8. Autotropher Wuchs. - Bergey's Manual (1989:2190).

Methanococcus thermolithoautotrophicum SN1 Genomlänge 1,1·10⁹ Dalton. A. Klein und M. Schnorr (1984:630). Das sind 1.666.666 Basenpaare, wenn man von 660 Da/bp ausgeht. Diese kugelförmige Zelle hat einen Durchmesser von 1,0 µm. Volumen: 0,523.599 µm³. Oberfläche: 3,41.593 µm². Verhältnis: 1:6.

Genom. Die Archaebakterie Methanococcus thermolitoautotrophicum SN 1 hat eine Genomgröße von 1,1·10⁹ Dalton. Das sind 1.666.666 Basenpaare. 1.666.666 bp log 4 = 10^1.003.432 Bit-Information (ja/nein Entscheidungen).

Methanococcus voltae ist eine unregelmäßige Kugel. Zelldurchmesser 1,5 µm. Substrat für Methansynthese H₂ + CO₂, Formiat. Wuchsanforderung: Acetat, Isoleucine, Leucine, Ca². Temperaturbereich, 20-45°C. pH-Wert Bereich 6,5-8. Optimale Salzigkeit NaCl 0,2-0,4. Beweglich durch polare Büschel von Flagellen. Obligat anaerob. Methanococcus ist entweder mesophil (Temperatur-Optima: 35-40°C), thermophil (Temperatur-Optima: 5°C) oder äußerst thermophil (Temperatur-Optimum 85°C). Alle Spezies wachsen schnell auf H₂ + CO₂. Unter optimalen Zuständen schwankt die Verdopplungszeit von 1 h bei den thermophilen Arten bis zu 3 h bei den mesophilen Arten. Alle Arten wachsen mit Formiat, außer M. jannashii.

Die durchschnittliche Genomlänge von sieben Rassen von Methanocococus voltae beträgt 1.880.286 Basenpaare (Bereich von 7 Rassen: 1.870.000 pb zu 1.899.000 pb). Es besteht aus einem kreisförmigen Chromosom. - Sitzmann und Klein (1991:505-513). Das Genom des Archaebakteriums Methanococcus voltae hat 1.880.286 Basenpaare. Es enthält mindestens 10^1.132.044 Bit Information. So viel Informationen braucht man, nur um seine Basenpaare an die richtige Stelle zu setzen.

Methanococcus jannashii hat man vom Boden eines 'White Smoker'-Schornsteins hervor geholt, am Ostpazifischen Anstieg bei 20° 50´N Breite und 109° 06´W Länge aus einer Tiefe von 2.600 m. Dieses Isolat war eine bewegliche, unregelmäßige Kugel, mit einer osmotisch empfindlichen Zellwand und einem komplexen System von Flagellen. Temperaturbereich 58-85°C. In definiertem Nährstoff, mit 20% H₂ und 80% CO₂, verdoppelte sich das Isolat in 26 Minuten bei 85°C. Der pH-Wert-Bereich für Wuchs war 5,2 bis 7,0 mit einem Optimum bei 6,0. Es braucht NaCl, um zu wachsen, mit einem Optimum von 2 bis 3%.

,,,Die einzelnen Zellen waren unregelmäßige (fast rosinenähnliche) Kokken, mit einer Weite von bis zu 1,5 µm. Das Flagellensystem war komplex: Zwei gewellte Bündel von Flagellen enthielten beide eine große Anzahl von Flagellen. Sie sind in Untergruppen angeordnet. Sie saßen dicht an einem Ende der Zelle. Die Flagellenbündel haben beide die Form eines 'Korkenziehers'. Sie winden sich in der gleichen Richtung um eine gemeinsame Achse. Flagellen, länger als 5 µm, haben wir nicht gefunden. - Jones, W. J. (1983:254-261).

Das Genom von Methanococcus jannashii besteht aus drei physisch verschiedenen Elementen: (i) einem großen kreisförmiges Chromosom von 1.664.976 Basenpaaren (bp), das 1.682 vorhergesagte Protein-Kodierungsgebiete enthält (ii) ein großes kreisförmiges extrachromosomales Element (ECE) von 58.407 Basenpaaren, die 44 vorhergesagte Protein-Kodierungsgebiete enthalten, und (iii) ein kleines kreisförmiges ECE von 16.550 Basenpaaren, das 12 vorhergesagte Protein-Kodierungsgebiete enthält. C. J. Bult et al. (1996:1058).

M. jannashii hat 1.739.933 Basenpaare. 1.739.933 log 4 = 10^1.047.544 Bit Information (Reihenfolge-Alternativen) braucht man, um jedes Basenpaar an die richtige Stelle zu setzen.

Ribosomales RNA und Protein

Die 16S rRNA der Archaebakterie Methanococcus vannielli ist 1.466 Nukleotide lang. Jarsch, M. (1985:55). Sie enthält mindestens 10⁸⁸² Bit Information.

Die 23S rRNA von Methanococcus vannielli ist 2.920 Nukleotide lang. Acca, M. (1994:634). Sie enthält 10^1.758 Bit Information.

Methanococcale          30S Masse 1.000.000, Proteinmasse 516.000    

                                    50S Masse 1.810.000, Proteinmasse 848.000.

                                                                Von: M. Acca (1994:634)

Gesamte Proteinmasse seiner 30S und 50S = 1.446.000 : 110 = 12.400 Aminosäuren log 20 = 10^16.132 Bit Information. Gesamte rRNA-Masse seiner 30S und 50S = 1.446.000 : 330 = 4.381 Nukleotide log 4 = 10^2.637 Bit. Zusammen: 10^18.769 Bit (ja/nein Entscheidungen).

Schon auf der Ebene des Codes kann man herausfinden, dass ihn eine intelligente Person erdacht hat. Der DNA/RNA Code, mit seinem vier Buchstaben-Alphabet, und der Protein Code, mit seinen 20 Aminosäure-Buchstaben, widerlegen eindeutig die Evolution und beweisen die Schöpfung.

Das Archaebacterium Methanococcus jannashii. Temperatur Optimum, 85°C. Photo von Helmut König und K. O. Stetter. Nach: M. T. Madigan et al. (1997:752) Bild 17.7a. Die Fäden sind Flagellen (Propeller), mit denen sich der Einzeller fortbewegt.

Thermophilum

Wo lebt die Archaebakterie Thermophilum? Wie groß ist sie? Und was isst sie? -Prof. K. O. Stetter (1986:55-57) berichtet: Heiße sauer bis neutrale solfatarische Quellen enthalten Organismen der Gattung Thermophilum. Diese faserigen Bakterien sind so dünn, dass man sie leicht übersieht. Sie wachsen anaerob durch heterotrophe Ernährung. Thermophilum lebt in verschiedenen solfatarischen heißen Quellen in Island, Italien, den Azoren, und der USA mit Umwelt-Temperaturen zwischen 55 und 100°C, und einem pH-Wert von 3 bis 7. Thermophilum wächst heterotroph und verzehrt organisches Material. Etwa 90% der Isolate ist auf die Zellbestandteile anderer Archaebakterien angewiesen.

Thermophilum ist ein fadenförmiger Stab, etwa 0,17 bis 0,35 µm im Durchmesser. Und die Zellen sind 1 bis mehr als 100 µm lang. Ihre mittlere Länge liegt zwischen 5 und 10 µm. -Was ist sein Volumen, seine Oberfläche, und sein Volumen/Oberflächenverhältnis, wenn wir seinen kleinsten Durchmesser von 0,17 µm und seine kürzeste Länge von 5 µm verwenden? Volumen: 0,113.490 µm³. Oberfläche: 2,715.750 µm². Verhältnis: 1:24

Thermofilum pendens. Nach: K. O. Stetter und W. Zillig, in Carl R. Woese, The Bacteria, Bd. VIII (1985:128) Bild 15.

Pyrobaculum

Wo lebt diese stabförmige Archaebakterie? Wie groß ist sie? Und was isst sie? -R. Huber und Mitarbeiter (1987:95-101) berichten:

Sieben Gruppen einer neuen Gruppe stabförmiger hyperthermophiler, neutrophiler Archaebakterien hat man in kochendem neutralem bis alkalischem solfatarischem Wasser gefunden, auf den Azoren, auf Island, und in Italien. Die Organismen sind strenge Anaeroben und wachsen optimal bei 100°C. Die Zellen können sich bewegen, wegen ihrer peritrichosen (= überall Haare) oder bipolaren polytrichosen Flagellierung. Die Isolate wachsen fakultativ chemolithoautotroph oder obligatorisch heterotroph. Molekularen Wasserstoff oder komplexe organische Substanzen benutzen sie als Elektronen-Spender.

Die neue Isoltate sind stabförmige, fast rechteckige Zellen, etwa 1,5 bis 8 µm lang und 0,5 µm breit. Mehr als 80% der Zellen von H10 waren 3 bis 3,5 µm, während diejenigen von GEO 3 2,5 µm lang waren. Die Rasse H10 zeigte peritrichose Flagellierung (Flagellen etwa 13 nm in Durchmesser; bis zu 5 µm lang). GEO 3 zeigte zweipolige polytrichose Flagellierung, mit bis zu drei Flagellen (etwa 13 nm im Durchmesser) bis zu 15 µm lang; an jedem Ende der Zelle. Die Zellen sind gramnegativ und sind von einer S-Schicht von Protein-Untereinheiten umgeben.

In geschlossenen Kulturflaschen wuchs das Isolate GEO3 wuchs bei Temperaturen zwischen 74°C und 102°C, mit einem Optimum um 100°C (etwa 260 Minuten Verdoppelungszeit). Das Isolat H10 wuchs zwischen 78°C und 102°C, mit einem Optimum um 102°C (690 Minuten Verdoppelungszeit.) Alle neuen Isolate wuchsen zwischen pH-Wert 5 und 7 mit Optimum um 6. Die Isolate GEO2, GEO3, GEO4 und H16 können auch chemolithoautotroph im Mineralnährstoff wachsen, wenn elementarer Schwefel, molekularer Wasserstoff und CO₂ vorhanden waren. Sie benutzten die Formation von H₂S als Energiequelle.

Pyrobaculum bei seiner kleinsten Größe (0,5 µm breit und 1,5 µm lang): Volumen: 0,294.524 µm³.

Pyrobakulum aerophilum. Nach: R. Rachel und K. O. Stetter. In M. T. Madigan (1997:762) Bild 17.19.

Thermoproteus uzoniensis

A. Bonch-Osmolvskaya und Mitarbeiter (1990:556-559) haben das Archaebakterium Thermoproteus uzoniensis untersucht, ein äußerst thermophiles Archaebakterium aus den kontinentalen heißen Quellen auf Kamtschatka. Die Stelle, wo sie forschten, war der Caldera (Kessel) des Uzon Vulkans und dem Geysir-Tal, beide im südwestlichen Teil der Kamtschatka Halbinsel. Die Proben von Wasser und Schlamm haben sie den heißen Quellen und Schlammlöchern und Erdproben von thermalen Feldern entnommen. Die Zellen aller Isolate waren gerade oder leicht gebogene Stäbe, 1-20 µm lang und 0,3-0,4 µm breit. Das Isolat Z-605 wuchs zwischen 74° und 102°C. Die optimale Temperatur war etwa 90°C. Alle Isolate wuchsen gut auf dem Pepton-Nährstoff und reduzierten elementaren Schwefel zu Wasserstoff-Schwefel. Verdopplungszeit unter optimalen Verhältnis war etwa 2 h.

Prof. K. O. Stetter schreibt (in Brock, T. D. 1986:52-55) über die Gattung Thermoproteus: Thermoproteus lebt anaerob in verschiedenen heißen Quellen, in Schlammtöpfen und solfatarische Böden mit pH-Wert-Werten zwischen 1,5 und 7 und Temperaturen von 70 bis 100°C. Vor kurzem hat man ähnliche Organismen in einem Bohrloch mit etwas alkalischem Wasser gefunden (pH 8,5; 100°C) beim Kraffla geothermischen Kraftwerk auf Island. Es wächst gut bei Temperaturen zwischen 80 und 92°C, mit einem Optimum um 88°C. Die obere Temperaturgrenze liegt bei 96°C. Bei diesen Temperaturen wachsen sie nur langsam.

Einige Isolate, wie H10 und Geo1 von Island, können bei 102°C wachsen. Die meisten Thermoproteus Isolate (Thermoproteus tenax DSM 2078, Thermoproteus neutrophilus DSM 2388) können chemolithoautotroph auf H₂, CO₂, und S° wachsen, indem sie H₂S bilden. Eine Spur von Hefeauszug (002%) fördert dann den Wuchs, aber nicht viel. Die meisten Thermoproteus-Rassen können auch heterotroph durch Schwefelatmung auf organischem Material wachsen, dabei erzeugen sie CO₂ und H₂S. Ausnahme: Thermoproteus neutrophilus ist ein strenger Autotroph. - Stetter, K. O. (1986:52-55).

Das Archaebakterium Thermoproteus tenax hat eine Genomlänge von 2.700.000 Basenpaaren (Zillig, W. 1986:172). –2.700.000 bp = 1,782·10⁹ Dalton. Es wiegt 2,959.011·10^-15 g. Es ist 900 µm lang.

Genom

Das Archaebakterium Thermoproteus tenax hat eine Genomgröße von 2.700.000 Basenpaaren. 2.700.000 bp log 4 = 10^1.625.561 Bit Information.

Ribosomale RNA und Protein

Die Thermoproteus tenax 16S rRNA hat 1504 Nukleotide. Sie enthält 10⁹⁰⁵ Bit Information.

Thermoproteus tenax 30S Masse 1,15·10⁶, Proteinmasse 657.000

50S Masse 1,97·10⁶, Proteinmasse 940.000

Cammarano, P. (1986:142).

Gesamte Proteinmasse seiner 30S und 50S ribosomalen Untereinheiten: 1.597.000 : 110 = 14.518 Aminosäuren log 20 = 10^18.888 Bit.

Gesamte rRNA-Masse seiner 30S und 50S = 1.523.000 : 330 = 4.615 Nukleotide log 4 = 10^2.778 Bit. 10^2.778 und 10^18.888 = 10^{21 666} Bit. Das Genom, mit seinen 2.700.000 Basenpaaren, hat 10^1.625.561 Bit.

Die Gesamtsumme seines Genoms und ribosomalen rRNA und Proteins ist dann 10^1.667.020 Bit. So viel Information braucht man mindestens, um das Genom und die ribosomale rRNA und ribosomale Protein des Archaebakteriums Thermoproteus tenax zu machen. Das beweist mir eindeutig: Der 16S-rRNA-Baum des Lebens der Evolutionisten ist nur ein riesiger Betrug, mit dem man die unwissenden Leute für dumm verkauft.

Thermoproteus tenax. Nach: K. O. Stetter und W. Zillig. In Carl R. Woese, The Bacteria (1985) Bild 17.

Desulfurocuccus mucosus

Das ist eine wahres kugelförmiges Archaebakterium. Desulfurococcus mucosus wächst streng anaerob und herotroph in heißen Solfatara-Feldern, obwohl dieser Organismus nicht so extrem acidophil ist. Desulfurococcus hat man in heißen solfatarischen Quellen in Island und den USA gefunden (Mt. Lassen Nationalpark) und in einem italienischen geothermalen Kraftwerk. Mehr als die Hälfte der isländischen Quellen, in denen Dusulforococcus lebt, hatten ursprünglich Temperaturen von über 90°C, und einen pH-Wert zwischen 5 und 6.5.

Desulfurococcus kann streng anaerob bei 85°C in Allens Nährmittel wachsen, das mit Schwefel und organischem Material, wie Hefeauszug, Trypton oder Kasein, ergänzt wird. Zellen von Desulfurococcus sind richtige Sphären, gewöhnlich 0,5 bis 1 µm in Durchmesser. Die Zellen sind von einer Protein-Untereinheitshülle umgeben. - Stetter, O, in Brock, T. D. (1986:57-59).

Optimale Wuchstemperatur von Desulfurococcus mucosus, 85°C. Es lebt in solfatarischen heißen Quellen bei pH-Wert 2,2-6,5 und bis zu 97°C. Sein Genom ist 2.000.000 Basenpaare lang. - Zillig, W. (1986:172; 1989:2246).

Genom

Das Hitze liebende Archaebakterium Desulfurococcus mucosus hat eine Genomgröße von 2.000.000 Basenpaaren. Man braucht mindestens 10^{1 204 119} Bit Information (ja/nein Entscheidungen), um seine Basenpaare an die richtige Stelle zu setzen.

Ribosomale RNA und ihr Protein

Das wärmeliebende Archaebakterium Desulfurococcacae hat eine ribosomale 30S Masse von 1.160.000, und eine Proteinmasse von 660.000. Ihre 50S hat eine gesamte Masse von 1.920.000, und eine Proteinmasse von 864.000, gemäß Marco Acca (1994:634).

Die gesamte rRNA-Masse seiner 30S und 50S ist 1.556.000 : 330 = 4.715 Nukleotide log 4 = 10^2.838 Bit. Gesamte Proteinmasse seiner 30S und 50S ribosomalen Untereinheiten ist 1.524.000 : 110 = 13.854 Aminosäuren log 20 = 10^18.024 Bit. Im ganzen brauchen das Genom und die Ribosome (rRNA und ihr Protein) 10^1.224.981 Bit, um sie an die richtige Stelle zu setzen.

Desulfurococcus mucosus. Aus: K. O. Stetter und W. Zillig. In Carl R. Woese, The Bacteria, Bd. VIII (1985:111) Bild 9.

Methanopyrus kandleri

Professor Karl O. Stetter (1991:239-247) hat dieses Archaebakterium untersucht. Er schreibt: Das neue Methanopyrus Isolat hat man in den tiefen (2.000 m) Guaymas heißen Öffnungen (vents) und auf der seichteren (106 m) Fortsetzung des Mittelatlantischen Rückens bei Kolbeinsey, nördlich von Island, gefunden. Sie gehören zur gleichen Art wie Methanpyrus kandleri. Angesichts der Tausende von Kilometern zwischen beiden Stellen und der extremen Sauerstoffsensibilität von Methanopyrus, überrascht die Tatsache, dass dort die gleiche Spezies lebt. Und wie sie sich ausgebreitet hat, weiß man noch nicht.

Wahrscheinlich ist das nur möglich, wenn sie sich bei niedriger Temperatur im kalten Meerwasser ausbreitet. Innerhalb ihres Biotops gedeiht Methanopyrus kandleri streng chemolithoautotroph auf H₂ und C O₂. Sie ist deshalb ein primärer Erzeuger organischer Materie, von einem ökologischen Gesichtspunkt. H₂ entsteht vielleicht entweder geothermisch in den Magmakammern oder durch anaerobe Pyrit-Reaktion. Methanopyrus ist vielleicht für die biologische Methanerzeugung zwischen 90°C und 110°C in unterseeischen hydrothermalen Systemen verantwortlich.

"Die neuen Isolate sind unterseeische hypertherphille chemolithoautotrophe Methanogene. Sie wachsen noch bei 110°C. Zusammen mit dem sulfidogenen Pyrodictium leben sie an der oberen Temperaturgrenze.

Die Zellen sind grampositive Stäbe, etwa 0,5 µm im Durchmesser und 2 bis 14 µm (die meisten 8 bis 10) lang. Beweglich durch polare Büschel von Flagellen. Chemolithoautotroph. Erzeugen Methan aus H₂ und CO₂, dienen als Energie- und Kohlenstoffquelle. Wuchs zwischen 84°C und 110°C (optimal 98°C). Verdoppelungszeit 58 Minuten.

Das Isolat AV19 wuchs zwischen 84°C und 110°C mit einem Optimum um 98°C (verdoppelt sich in 50 Minuten). Es wuchs nicht bei 80°C und 111°C. Es wuchs bei einem pH-Wert zwischen 5,5 und 7 mit einem Optimum um 6,5. Es wuchs bei Salz-Konzentrationen zwischen 0,2 und 4% NaCl, mit einem Optimum um 2% NaCl.

Methanopyrus kandleri – die am meisten thermophile (wärmeliebende) aller Methanerzeuger (Obergrenze 110°C). Dünner Schnitt von Zellen, die 0.5 x 2-14 µm groß sind. Nach: R. Rachel und K. O. Stetter . In M. T. Madigan et al. (1985:764) Bild 17.22.

Pyrodictium abyssi

Ursula Pley und Mitarbeiter haben es studiert. Sie berichten (1991:245-253): Neue hyperthermophile heterotrophe Mitglieder der Archaebakterium-Domäne haben wir aus heißen Öffnungen der Tiefsee und aus seichten Gebieten von Mexiko und Island geholt. Die Isolate wuchsen zwischen 80 und 110°C, mit einem Optimum um 97C. Sie goren Kohlenhydrate, Proteine, Zellhomogenate und Formiat.

Die Isolate AV2 und Kol 7 wuchsen zwischen pH-Wert 4,7 und 7,1, mit einem Optimum bei um 5,5. Sie wuchsen bei einer Temperatur zwischen 80 und 110°C, mit einem Optimum um 97°C (60 Minuten Verdoppelungszeit). Zusatz elementaren Schwefels veränderte die Wachstumsrate nicht. Das Isolat wuchs zwischen 0,7 und 4,2% NaCl. Anaerobe Zustände waren erforderlich.

Wir haben festgestellt: die Gattung Pyrodictium umfasst autotrophe und auch heterotrophe Arten. Beide wachsen an der oberen Temperaturgrenze des Lebens. Ökologisch betrachtet, erzeugt Pyrodictium organische Materie in sehr heißen hydrothermalen Systemen des Meeres.

Die Zellen von Pyrodictium sind disketten- bis schüsselförmig, oft mit flachen Vorsprüngen. Sehr unregelmäßig im Durchmesser von 0,3 bis 2,5 µm, oft nur 0,2 µm dick. Erzeugt ultradünne Fasern etwa 0,05-0,025 µm im Durchmesser. Sie bilden Netzwerke, die die Zellen miteinander verbinden. Gramnegativ.

Pyrodictium occultum und Pyrodictium brockii

Wo leben diese beiden Arten der marinen Archaebakterie Pyrodictium? Wie groß sind sie? Was essen sie?

Ursula Pley und Mitarbeiter schreiben über Pyrodictium occultum: Zelle vielförmige Disketten und Schalen, etwa 0,3-2,5 µm im Durchmesser und normalerweise 0,2 µm dick. Bildet Netzwerke von Fasern. Sie wächst durch Wasserstoff-Schwefelautotrophie. Oder, wenn 0,02% Hefeauszug vorhanden ist, auf H₂/CO₂ und S₂O₃ ²-. Optimale Wuchstemperatur um 105°C. Wuchs zwischen 0,2 und 12°C NaCl und pH-Wert 4,5 bis 7,2.

Und über Pyrodictium brockii berichten sie: Zellen vielförmige Disketten und Schalen, etwa 0,3-2,5 µm im Durchmesser und normalerweise 0,2 µm dick. Bildet Netzwerke von Fasern. Wuchs durch Wasserstoff-Schwefel-Autotrophie oder wenn 0,02% Hefeauszug vorhanden, auf H₂/CO₂ und SO₃ ²-. Optimale Wuchstemperatur um 105°C. Wuchs zwischen 0,2 und 12% NaCl und pH-Wert 4,5-7,2. (1991:251, 252).

Prof. Karl O. Stetter und Mitarbeiter (1983:535-551) berichten über Pyrodictium occultum und Pyrodictium brockii: Sechs Isolate einer neuen Gattung anaerober Archaebakterien, von Pyrodictium hat man in einem unterseeischen solfatarischen Feld vor Vulcano, Italien, gefunden. Diese scheibenförmigen Organismen wuchsen noch bei mindestens 110°C, mit einem Optimum um 105°C. Sie bildeten sehr außergewöhnliche Netzwerke von Fasern. Sie sind Wasserstoff-Schwefel-Autotrophe. Man kann zwei Spezies unterscheiden: Pyrodictium occultum und Pyrodictium brockii.

Die neuen Organismen wachsen nicht unter 80°C. Optimal wachsen sie um 105°C. Das Isolat Pl-19 verdoppelte sich bei 85°, 100° und 105°C in 550, 220 und 110 Minuten. Die Organismen wuchsen sogar bei 110°C (und verdoppelten sich dann in etwa 2 h). Bei 120°C wuchsen sie nicht mehr. Die Isolate wuchsen autolithotroph, in Mineralnährstoff, wenn Schwefel, Wasserstoff und CO₂ vorhanden waren, durch Wasserstoff-Schwefel-Autotrophie.

Bei Temperaturen unter 80°C können Zellen von Pyrodictium nicht wachsen, doch sie können dann lange überleben. Sie überlebten 2 Jahre lang bei 4°C, was sehr außergewöhnlich ist. Vielleicht funktionieren die Enzyme, die sehr hohen Temperaturen angepasst sind, nicht mehr bei diesen niedrigen Temperaturen. Sie verhindern, dass sie verhungert. Im aktiven Zustand sind die Zellen immer gegen Sauerstoff empfindsam. - Stetter, K. O. (1983:535-551).

Pyridictium occultum, platinum-beschichtet mit Fäden. Nach: K. O. Stetter und W. Zillig. In Carl R. Woese, The Bacteria (1985:158) Bild 39.

Pyrodictium occultum, dünner Schnitt. Nach: K. O. Stetter und W. Zillig. In Carl R. Woese, The Bacteria (1985:157) Bild 38.

Pyrolobus fumarii

Elisabeth Blöchl und Mitarbeiter an der Universität von Regensburg, Deutschland, berichten über ein Archaebakterium, das an der oberen Temperaturgrenze des Lebens, bis zu 113°C lebt:

Ein neues, unregelmäßiges, kugelförmiges Archaebakterium hat man von der Wand eines hydrothermisch beheizten Black Smokers gefunden, an der TAG-Stelle auf dem Mittelatlantischen Rücken (Tiefe 3.650 Meter). Es wuchs zwischen 90°C und 113°C (Optimum 106°C und pH-Wert 4,0-6,5 (Optimum 5,5) und 1%-4% Salz (Optimum 1.7%). Der Organismus ist ein fakultativ aerober obligater Chemolithoautotroph. Er gewinnt Energie durch H₂-Oxydation. Das neu Isolat bildete Kolonien auf Tellern (um 102°C). Exponentiell wachsende Kulturen überlebten ein einstündiges Autoclaving (= superheißer Dampf unter Druck) bei 121°C. - Blöchl, E. (1997:14).

Die Zellen von Isolat 1A sind regelmäßige bis unregelmäßige lappenförmige Kokken, etwa 0,7-2,5 µm im Durchmesser. Stoffwechsel: Durch seinen Energie erzeugenden Stoffwechsel ist das Isolat 1A obligater Chemolithoautotroph, der auf Wasserstoff angewiesen ist. Je nachdem, welche Elektronen-Akzeptoren vorhanden ist, verwendet es drei verschiedene Stoffwechselarten.

1.      Nitrat-Ammonifikation. Unter streng anaeroben Zuständen, in der Gegenwart von NO₃ und H₂, wuchs das Isolat 1A schnell, während es Nitrat als Anschluß-Elektronen-Akzeptor benutzte. Es reduzierte Nitrat Ammoniak, das sich im Kultur-Nährstoff ansammelte.

2.      Thiosulfat-Reduktion. Wenn H₂ vorhanden ist, in streng anaerobem 1/2 SME Nährstoff. Das neue Isolat wuchs durch Thiosulfat-Reduktion und bildete H₂S Zellen.

3.      Microaerophile Wasserstoff-Oxydation. Das Isolat 1A passte sich an und konnte dann durch aerobe Wasserstoff-Oxydation bei sehr niedriger Sauerstoff-Konzentration wachsen.

Das Isolat 1A wuchs zwischen 90°C und 113°C, mit einem Optimum bei 106°C (1 Stunde Verdoppelungszeit). Bei 90°C betrug die Verdoppelungszeit 36 Stunden. Es wuchs nicht bei 85°C und bei 115°C. Der pH-Wert für den Wuchs lag zwischen pH 4,0 und 6,5.

Das neu Isolat 1A ist das am äußersten Hyperthermophile, das wir bis jetzt kennen. Es gedeiht bei einer Temperatur von 95°C-113°C. Dadurch haben wir mehr über die obere Temperaturgrenze des Lebens gelernt. Der Bereich, in dem das neue Isolat wachsen kann, ist sehr schmal (etwa 20°C), wenn man es mit anderen Organismen (einschließlich Hyperthermophilen) vergleicht.

Pyrolobus fumarii ist gut der Tiefsee, mit ihren Öffnungen (vents) angepasst, weil es hohem Druck widersteht, weil es Salz braucht und eine hohe Wuchstemperatur hat. Dieser Organismus benutzt CO₂ als einzige Kohlenstoffquelle und H₂ als obligaten Elektronen-Spender in seiner Energie erzeugenden Reaktion. Und es erzeugt an den hydrothermalen Öffnungen der Tiefsee organische Materie.

Sowohl CO₂ als auch H₂ ist gewöhnlich in hydrothermalen Flüssigkeiten vorhanden, sowie die Elektronen-Akzeptoren Nitrat und Thiosulfat. So wie Pyrobaculum aerophilum, ein denitrifizierendes Hyperthermophil von seichten marinen Öffnungen, kann auch Pyrolobus fumarii Energie durch Wasserstoff-Oxydation bei sehr niedrigen Sauerstoff-Konzentrationen gewinnen. Die Umgebung innerhalb der Wände des Heißen Smokers ist zum größten Teil reduzierend. Woher diese niedrige Sauerstoff-Konzentration kommt, weiß man noch nicht. Das hydrothermale System mit seinen Öffnungen (vents) könnte sauerstoffreiches Tiefseewasser in die porösen Wände des Black Smokers spülen. Dann wäre etwas freier Sauerstoff für Pyrolobus fumari da. ... Diese Organismen brauchen nur die Grundnährstoffe, die der Vulkanismus erzeugt. Deshalb könnten sie auf irgendeinem Planeten leben, auf dem es aktive Vulkane und flüssiges Wasser gibt. - E. Blöchl und Mitarbeiter (1997:19, 20).

'Einfache' Geschöpfe

Professor Siegfried Scherer, Direktor des Instituts für Mikrobiologie an der Universität von München-Freising, sagt dazu: "Die Entdeckung der Archaebakterien hat Spekulationen genährt, dass diese Mikroorganismen gute Modelle für die ersten von der präbiotischen Chemie hervorgebrachten zellähnlichen, lebenden Systeme sein könnten. Allerdings zeigten detaillierte Untersuchungen dieser Organismen faszinierende und vielfach noch unverstandene Stoffwechselsysteme, die alles andere als 'primitiv' sind. Die Archaebakterien sind vielmehr regelrechte 'Stoffwechselkünstler'. (Stanley S.) Miller reagierte auf die Spekulation, daß hyperthermophile Archaebakterien Modelle für einfache, frühe Lebensformen darstellen könnten, wie folgt: 'Die Hyperthermophilen können als Vorläufer in Bezug auf spätere Lebensformen angesehen werden, aber sie sind kaum als primitiv zu bezeichnen. Sie sind so kompliziert wie wir.'"(1998:147).

Ergebnis

Es gibt überhaupt keinen sedimentären Beweis dafür, dass das Archaebakterium eines der ältesten einzelligen Organismen auf der Erde ist. Es hat sich überhaupt nicht in irgendwelche "höheren" Formen des Lebens entwickelt. Es kann in kochendem Wasser leben, bis zu 113°C unter hohem Druck, weil es dieser extremen Umwelt vollkommen angepasst ist. Irgendwelche wichtigen Änderungen innerhalb dieser voll automatischen chemischen Fabrik würden nur dazu führen, dass es stirbt, nicht dazu, dass es sich in irgendeine Form höheren Lebens entwickelt. Der "phylogenetische Baum des Lebens" der Evolutionisten wird durch die Funde im Schichtgestein widerlegt. Er existiert nur in der Phantasie dieser Leute. Die anorganische Materie weiß nichts von der lebenden Zelle. Die bakterielle und archaeelle Zelle ist eine voll automatisierte chemische Fabrik. Die Information (chemische Sachkenntnis), die sie enthält, kann nur von einer intelligenten Person stammen, vom Schöpfer. Die Bibel hat recht, wenn König David dort über die Atheisten sagt, gemäß der Guten Nachricht (Psalm 14:1a): "Die Unverständigen reden sich ein: 'Es gibt keinen Gott.'"