Für uns Menschen ist bereits eine Körpertemperatur von knapp über 42 Grad Celsius tödlich. Auch die Temperaturtoleranz der meisten anderen komplexen Organismen erreicht in diesem Bereich ihre Obergrenze. Denn die Hitze zerstört lebenswichtige Proteine, legt die zellulären Funktionen lahm und bringt den Stoffwechsel zum Erliegen.
Doch manche Lebewesen haben sich genau auf diese Extrembedingungen spezialisiert. „Die höchste bekannte Temperaturschwelle liegt bei 122 Grad Celsius. Bei dieser Temperatur können nur Archaeen der Art Methanopyrus kandleri wachsen“, berichtet ein Team um Beryl Rappaport von der Syracuse University in New York. Für Organismen mit Zellkern, die Eukaryoten, liegt das Limit dagegen deutlich niedriger. Die bisherigen Spitzenreiter, einige Pilze und Rotalgen, wachsen bei bis zu 60 Grad Celsius.
Spurensuche in heißen Quellen
„Die tatsächliche obere Temperaturgrenze für Eukaryoten ist allerdings bisher unbekannt“, schreiben Rappaport und ihre Kollegen. Um die Grenzen des komplexen Lebens auszuloten, haben sie sich auf Spurensuche in den heißen Quellen der Cascade Range im kalifonischen Lassen-Volcanic-Nationalpark begeben. Tatsächlich wurden sie in den bis zu 65 Grad heißen Gewässern fündig: „Wir haben eine geothermische Amöbe isoliert, die im Wasser, im Biofilm und im Sediment vorkam“, berichtet das Team.
Hitzetests im Labor ergaben, dass sich diese Amöbe bei Temperaturen von bis zu 63 Grad vermehren kann und noch bei 64 Grad beweglich bleibt. Oberhalb dieser Temperatur nimmt der Organismus einen Schutzzustand ein: Der ansonsten langgestreckte Körper wird kompakter und bildet eine schützende äußere Schicht. In dieser Form übersteht die Amöbe sogar 70 Grad Celsius. Aufgrund ihrer außerordentlichen Hitzetoleranz verlieh das Forschungsteam ihr den Namen Incendiamoeba cascadensis, was übersetzt bedeutet „Feueramöbe aus den Cascades.“
Der langgestreckte Körper von Incendiamoeba cascadensis erinnert an einen winzigen Wurm. Bei höheren Temperaturen dagegen nimmt die Amöbe eine kompakte Form ein und überlebt so bei bis zu 70 Grad Celsius. — © Beryl Rappaport
Die Überlebenstricks der Feueramöbe
Aber wie schafft es die Amöbe, bei solchen Extremtemperaturen zu gedeihen? Antworten lieferte eine Genom-Analyse: „Wir stellten eine Anreicherung von Genen fest, die mit der Aufrechterhaltung von Proteinen und mit der Umweltsensorik in Zusammenhang stehen“, berichten die Forschenden. So verfügt die Feueramöbe über zahlreiche sogenannte Chaperone, die neugebildete Proteine bei der Faltung unterstützen, stabilisieren und bei Bedarf entsorgen. Auch die Signalwege zur DNA-Reparatur sind hochreguliert.
Zudem stellten die Forschenden fest, dass die Amöben-Proteine an ihrer Oberfläche besonders viele positiv geladene Aminosäuren aufweisen, die dabei helfen könnten, die Proteine auch bei hohen Temperaturen vor Verklumpung zu bewahren. Ähnliche Muster wurden bereits bei hitzetoleranten Archaeen und Bakterien beobachtet. „Auch wenn diese Organismen so unterschiedlich sind, gibt es doch eine Konvergenz darin, wie Proteineigenschaften im Hinblick auf Stabilität bei hohen Temperaturen ausgewählt werden“, sagt Rappaport.
Inspiration für die Biotechnologie
Die Entdeckung der Feueramöbe erweitert den Forschenden zufolge die Grenzen dessen, was bislang für Eukaryoten als möglich galt. „Das wirft Fragen hinsichtlich der tatsächlichen Höchsttemperatur auf, die eine eukaryotische Zelle aushalten kann“, schreiben sie. Aus ihrer Sicht könnte es weitere bislang unentdeckte Eukaryoten geben, die bei noch höheren Temperaturen überleben können. „Insgesamt erweitern die Ergebnisse unser Verständnis darüber, wo und wie Leben bestehen kann.“
Doch der neu entdeckte Organismus könnte auch über die biologische Grundlagenforschung hinaus relevant sein: So könnten die Anpassungen an den Hitzestress Ansatzpunkte für zukünftige Anwendungen liefern. „I. cascadensis bietet eine unerschlossene Quelle thermostabiler Proteine mit vielversprechenden biotechnologischen Anwendungsmöglichkeiten“, schreiben Rappaport und ihre Kollegen.
Quelle: Beryl Rappaport (Syracuse University, New York, USA) et al., Cell, doi: 10.1016/j.cell.2026.08.043
