Der Einzeller Metallosphaera sedula nutzt eine bis dato unbekannte chemische Reaktionskette, um Kohlenstoff aus der Luft in seinen Stoffwechsel einbringen zu können. Der Organismus gehört zu den stammesgeschichtlich uralten Archaea. Georg Fuchs und seine Mitarbeiter von den Universitäten Freiburg und Marburg haben in dem Einzeller damit den insgesamt erst fünften biochemischen Weg einer so genannte autotrophen CO₂-Fixierung entdeckt.

Alle lebenden Organismen müssen das Element Kohlenstoff (C) entweder mit der Nahrung oder direkt aus dem gasförmigen CO₂ aufnehmen. Letzteres beherrschen die "autotrophen" Lebewesen: Zum einen Pflanzen, die im Zuge der Photosynthese mit Hilfe des Calvin-Zyklus CO₂ in ihrem Gewebe fixieren, und zum anderen manchen Bakterien und Archaen. Sie nutzen neben zwei anderen Wegen auch den so genannten 3-Hydroxypropionat-Kreislauf für den Kohlendioxid-Einbau

Wie die Wissenschaflter nun herausfanden entwickelte M. sedula eine neue Variation dieses Kreislaufs, den 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Weg. Dabei sorgt ein Schlüsselenzym namens Acetyl-CoA/Propionyl-CoA-Carboxylase für den eigentlichen Einbau des Kohlenstoffdioxids. Georg Fuchs und seine Kollegen klärten diesen neuen Pfad im C-Stoffwechsel von Bakterien mit Hilfe von Genomvergleichen und biochemischen Messungen auf und konnten zwei der Hauptenzyme näher charakterisieren.

Sie zeigten außerdem, dass die Gene für diese beiden Enzyme in vielen unterschiedlichen Bakterienarten und Ozeanproben zu finden waren. Die Forscher vermuten deshalb, dass dieser Stoffwechselweg für den globalen C-Kreislauf von großer Bedeutung sein könnte. (vs)