Can bacteria reveal something about electrons and charge?

In jeder lebenden Zelle, vom kleinsten Bakterium bis zum größten Menschen, arbeitet eine mikroskopische Kraftwerksanlage. Diese Maschinerie, bekannt als Elektronentransportkette, ist für die Erzeugung der Energie verantwortlich, die das Leben am Laufen hält. Sie arbeitet, indem sie winzige, negativ geladene Teilchen, sogenannte Elektronen, durch eine Reihe molekularer Stationen bewegt. Jahrzehntelang haben Wissenschaftler diesen Prozess als einen stetigen Strom einzelner Elektronen verstanden, die von einer Station zur nächsten springen, ganz ähnlich wie bei einem Staffellauf, bei dem jeder Läufer einen einzelnen Stab trägt. Dieser Fluss ist so grundlegend für die Biologie, dass jede Störung mit schweren Krankheiten in Verbindung gebracht wird, einschließlich solcher, die das Gehirn und das Nervensystem betreffen. Einem kürzlich erschienenen Paper von Mark Dumke von Allergy Adapt, Inc., stellt jedoch eine verblüffende Frage: Was wäre, wenn diese Elektronen nicht alleine reisen? Was wäre, wenn sie unter bestimmten Bedingungen in Paaren reisen, und was wäre, wenn die physikalischen Gesetze, die ihr Verhalten regeln, nicht das sind, was wir glauben?

Das Paper beginnt mit der Untersuchung eines spezifischen Augenblicks im Energieerzeugungsprozess, in dem zwei Elektronen von einem Molekül namens FMN zu einem nahe gelegenen Eisen-Schwefel-Cluster weitergegeben werden. In der Standardansicht sollten sich diese zwei Elektronen aufgrund ihrer gleichen negativen Ladung heftig abstoßen. Sie in eine solch enge Nähe zu drängen, würde eine enorme Menge an Energie erfordern, die scheinbar weit über das hinausgeht, was die Zelle leisten könnte. Dumke legt nahe, dass dieser scheinbare Verstoß gegen die physikalischen Gesetze auf eine verborgene Möglichkeit hindeutet: dass die Elektronen tatsächlich in einer neuen, stabilen Form zusammengebunden sein könnten, die er ein „Dielektron“ nennt. In diesem Zustand würden die zwei Elektronen als eine einzige Einheit ohne magnetischen Spin agieren und so ihre Abstoßung effektiv neutralisieren. Sollte dies wahr sein, würde es bedeuten, dass die Elektronentransportkette nicht einzelne Läufer bewegt, sondern Paare von Läufern, die Händchen halten, nur um später im Prozess wieder getrennt zu werden.

Um diese Idee zu testen, wandte sich der Forscher an Bakterien, die exakt dieselben ersten Schritte der Energiekette wie Menschen nutzen. Das Experiment beruhte auf einer spezifischen Schwachstelle im System: Das Molekül, das den Prozess startet, FMN, wird aus einem Vitamin namens Riboflavin hergestellt. Der Forscher erstellte zwei Arten von Bakterienkulturen. Eine Gruppe wurde mit normalem, unbeschädigtem Riboflavin gefütert, während die andere Gruppe mit Riboflavin gefüttert wurde, das ultravioletter Strahlung ausgesetzt worden war und dadurch in seiner Struktur beschädigt wurde. Die Theorie lautete, dass, falls Dielektronen existieren, das beschädigte Riboflavin dazu führen würde, dass die Elektronenpaare vorzeitig auseinanderbrechen. Wenn ein Paar bricht, würden die zwei Elektronen mit hoher Geschwindigkeit auseinanderfliegen, mit Wassermolekülen kollidieren und einen Energieschub in Form von weicher Röntgenstrahlung freisetzen.

Der Aufbau war einfach, aber präzise. Die Bakterien wurden auf Agarplatten gezüchtet, und neben ihnen wurden schwarze und weiße Fotoplatten platziert. Die Filme waren vor sichtbarem Licht geschirmt, aber empfindlich genug, um die weiche Röntgenstrahlung zu detektieren, die entstehen könnte, falls die Elektronenpaare tatsächlich auseinanderbrechen. Der Forscher platzierte zudem eine dicke Graphitplatte zwischen die Bakterien und eine Gruppe der Filme, um gewöhnliche Strahlung zu blockieren und sicherzustellen, dass nur die durchdringendste Energie eine Spur hinterlassen konnte. Nachdem die Bakterien dreißig sechs Stunden lang gewachsen waren, wurde der Film entwickelt, um zu sehen, was geschehen war.

Die Ergebnisse zeigten einen klaren Unterschied zwischen den beiden Gruppen. Der Film, der neben den mit normalem, unbeschädigtem Riboflavin gefütterten Bakterien lag, blieb völlig klar und zeigte keine Anzeichen einer Belichtung. Der Film neben den mit UV-beschädigtem Riboflavin gefütterten Bakterien zeigte jedoch deutliche Belichtungsflecken. Diese Flecken traten in den Bereichen auf, in denen die Bakterienkolonien wuchsen, insbesondere entlang der Ränder, wo die Bakterien am aktivsten waren. Der Forscher schloss häufige Fehler wie Lichtlecks oder physische Kontaminationen aus und merkte an, dass die Flecken auf den mit beschädigtem Riboflavin gefütterten Platten sich deutlich von jeglichen physischen Markierungen auf dem Film unterschieden. Das Vorhandensein dieser Flecken deutet darauf hin, dass die beschädigten Bakterien eine Strahlung emittierten, welche die gesunden Bakterien nicht aussendeten.

Dumke argumentt, dass diese Strahlung das Signaturmerkmal der Zerteilung von Dielektronen ist. Er stellt fest, dass keine bekannten Bakterien die hohen Spannungen erzeugen können, die für solche Röntgenstrahlen durch standardmäßige elektrische Mittel nötig wären, und dass die von den Bakterien erzeugte Wärme viel zu gering ist, um den Effekt zu erklären. Stattdessen legt das Paper nahe, dass die Beschädigung des Riboflavins dazu führte, dass die Elektronenpaare zerfielen und die beobachtete Energie freisetzten. Obwohl das Paper nicht behauptet, die Existenz von Dielektronen definitiv bewiesen zu haben, präsentiert es dieses Experiment als starken Beweis dafür, dass solche Paare existieren könnten und dass ihr vorzeitiger Zerfall schädliche Energie freisetzen kann.

Die Auswirkungen dieser Erkenntnis reichen über das Labor hinaus. Falls Dielektronen ein realer Bestandteil der Art und Weise sind, wie Zellen Energie erzeugen, könnte deren versehentlicher Zerfall eine Quelle von Schäden innerhalb des menschlichen Körpers sein. Das Paper weist darauf hin, dass das Gehirn in Bereichen, die die meiste Energie benötigen, ein Pigment namens Neuromelanin produziert, und dieses Pigment wird oft mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer in Verbindung gebracht. Wenn der Zerfall von Elektronenpaaren weiche Röntgenstrahlen freisetzt, könnte es sein, dass das Gehirn versucht, sich vor dieser internen Strahlung zu schützen. Der Forscher legt nahe, dass Bedingungen, die die Stabilität dieser Elektronenpaare beeinflussen – wie etwa ein Mangel an angemessenem Riboflavin –, zu neurologischen Störungen beitragen könnten. Während das Paper nicht den Anspruch erhebt, ein Heilmittel zu bieten, schlägt es vor, dass das Verständnis dieses verborgenen Mechanismus neue Wege eröffnen könnte, um zu untersuchen, warum diese Krankheiten auftreten und wie sie verhindert werden könnten. Die Studie bleibt ein Vorschlag, eine Hypothese, die durch eine spezifische Reihe von Beobachtungen gestützt wird, und lädt zu weiteren Untersuchungen mit fortschrittlicheren Werkzeugen ein, um zu sehen, ob die Elektronentransportkette tatsächlich ein Geheimnis über die Natur von Ladung und Materie verbirgt.