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Artefakte: Von Drogentests und Marsmikroben

(1.10.15) Im aktuellen Heft beschreibt Laborjournal-Autor Mario Rembold, wie Artefakte Forscher in die Irre führen können. Als Bonus gibt's hier drei weitere falsche Fährten.
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Leben auf dem Mars?

Im Laborjournal-Heft geht es diesen Monat um Artefakte in der Mikroskopie. Aber auch aus Massenspektrometrie-Daten kann man falsche Schlussfolgerungen ziehen.

So erhält man beispielsweise mittels Massenspektrometrie die Summenformel eines Moleküls, kann aber keine isomeren Strukturen wie Glucose und Fructose voneinander unterscheiden. In diesen Fällen schaltet man zwei Massenspektrometer hintereinander. Die erste Messung liefert die Summenformel – woraufhin das Molekül fragmentiert wird, um die Bruchstücke ein weiteres Mal zu analysieren. Wer es noch genauer will, kombiniert diese sogenannte Tandem-Massenspektrometrie mit einem chromatografischen Verfahren; ein Beispiel hierfür ist die LC/MS/MS.

Droge oder Metabolit?

Genau auf diese Methode hatten sich Toxikologen bis 2006 verlassen, wenn sie das Opiat Tramadol im Urin nachweisen wollten. Dann untersuchte Keith Allen aus Leeds Testpersonen, die mit dem Antidepressivum Venlafaxin behandelt wurden. Und siehe da, ihre Tramadol-Tests waren positiv (Clin. Toxicol. (Phila) 44(2):147-53). Schuld daran war ein Abbauprodukt des Stimmungsaufhellers, konkret: O-Desmethylvenlafaxin. Diese Verbindung lässt sich per LC/MS/MS nicht sicher von Tramadol unterscheiden.

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Solche unwahrscheinlichen, aber möglichen Verwechslungen einer Droge mit einem Metabolit können unschöne Folgen haben. Man stelle sich vor, ein Angeklagter wird unschuldig verurteilt, einen Unfall unter Opiateinfluss verursacht zu haben! Uta Küpper, Leiterin der Forensischen Toxikologie an der Uniklinik Essen, beruhigt: „Die Qualitätsvorgaben wurden natürlich sofort mit Erkennen der Problematik angehoben“, erinnert sie sich. Dass sich in der jüngeren Vergangenheit forensisch relevante Messfehler gar in Lehrbücher eingeschlichen haben könnten, hält sie für unwahrscheinlich.

Leiche unter Alkohol

Vorsicht ist auch geboten, wenn man Leichen toxikologisch untersucht. Küpper erwähnt an dieser Stelle Postmortem-Artefakte. „Das sind Effekte, die dazu führen, dass Analyseergebnisse nicht mehr mit den Verhältnissen im Lebenden übereinstimmen.“ Einen Fallbericht hierzu stellten Brice Appenzeller et al. 2008 vor (Int. J. Legal Med. 22(5):429-34). Ein 14 Monate altes Mädchen war im Krankenhaus verstorben. In deren Blut fanden die Autoren einen Alkoholpegel von zwei Promille. Das Kleinkind war allerdings keineswegs betrunken, sondern der Alkohol entstand erst nach Eintritt des Todes. Appenzeller und Kollegen hatten nämlich zur Kontrolle steriles alkoholfreies Blut in Versuchsgefäße gegeben. Ein paar Tubes versetzten sie mit Glucose und impften einige Proben zusätzlich mit einer geringen Menge Blut aus der Leiche an. Nur wenn Zucker und eine Blutprobe der Verstorbenen im Ansatz enthalten war, stieg der Alkoholgehalt mit der Zeit an, bis die Glucose verbraucht war. Offenbar enthielt das Blut der damals untersuchten Leiche Ethanol-produzierende Mikroorganismen.

Alien oder Artefakt?

1996 gingen „Marsmikroben“ durch die Presse, die in einem Meteoriten zur Erde gelangt sein sollen. Der elektronenmikroskopische Fotobeweis zeigte versteinerte „Würmchen“. Außerdem hatte man in winzigen Karbonatkugeln polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe nachgewiesen – Relikte der Marsbewohner! Zurückhaltender äußerten sich die Autoren der Originalpublikation damals in Science. Obwohl auch abiotische Prozesse solche Strukturen entstehen lassen können, seien biologische Prozesse eine mögliche Erklärung für viele der entdeckten Besonderheiten, so ihr Resümee (Science 273:924-30).

Der betreffende Meteorit mit der Bezeichnung ALH84001 hatte eine lange Geschichte. Er soll vor mehr als vier Milliarden Jahren entstanden sein und auf dem Mars herumgelegen haben. Vor 15 Millionen Jahren wurde er dann durch den Einschlag eines Himmelskörpers ins All katapultiert und stürzte vor 13.000 Jahren auf die Erde.

Georg Hildenbrand und Gerda Horneck sehen in den Befunden aber keineswegs einen Beweis für außerirdisches Leben. Hildenbrand ist Biologe und Physiker an der Uni Heidelberg; die Mikrobiologin Horneck war bis zu ihrem Ruhestand für die DLR tätig. Beide Forscher beschäftigen sich mit einer Disziplin namens Astro- oder Exobiologie; sie untersuchen, unter welchen Bedingungen Leben entstehen kann.

Dass die Einschlüsse im Meteoriten wirklich vom Mars stammen, sei ziemlich sicher, bestätigt Horneck. „Es ist nachgewiesen, dass diese Karbonate von außen nach innen zunehmen“, begründet sie und schließt damit nachträgliche Verunreinigungen aus. „Dass sie aber auf früheres Marsleben zurückzuführen sind, würde ich vorsichtig betrachten.“ Hildenbrand verweist auf Laborversuche wie das berühmte Miller-Urey-Experiment, bei denen auch unter abiotischen Bedingungen organische Verbindungen entstehen. Die angeblichen wurmförmigen Fossilien überzeugen ihn nicht. „Die sind von der Größenordnung her wesentlich kleiner als das, was wir von terrestrischen Mikroben gesichert kennen.“ Es sei unwahrscheinlich, dass diese wenige Nanometer langen Strukturen genügend Reaktionsvolumen für stabile Stoffwechselprozesse geboten hätten. „Vielleicht sind es auch bloß Artefakte der elektronenmikroskopischen Präparation“, ergänzt Horneck.

Ausgerechnet die augenscheinlich so überzeugenden Fotos sind also das schwächste Glied der Beweiskette. Zumindest lässt sich die Mikroben-Vermutung derzeit nicht widerlegen. Wer mag, darf also weiterglauben!

Mario Rembold

Foto: NASA (public domain)



Letzte Änderungen: 14.01.2016