Präbiotische Evolution – Leben in der Tiefsee

Es war ein weiter Weg von der ersten Zelle bis zum Mensch (Evolution der Zellen). Noch rätselhafter ist jedoch, wie die ersten Zellen auf der Erde entstanden sind. Offenbar lernten vor ungefähr 4 Milliarden Jahren organische Makromoleküle sich zu replizieren und Stoffwechsel zu betreiben. Sie grenzten sich mit einer Membran aus Lipiden von der Umwelt ab und begannen als Urzelle das Leben auf der Erde. Doch das ist nicht die ganze Antwort.

Denn es bleibt die Frage nach der Entstehung der organischen Makromoleküle, waren doch Wasser, Luft und Gestein die einzigen Rohstoffe der frühen Erde. Der biologischen Evolution musste also eine chemische Evolution voran gegangen sein: Aus den kohlenstoffhaltigen Gasen der Atmosphäre gingen Proteine, Nukleinsäuren, Fette und Zucker hervor.

Die chemische Evolution wurde erstmals Anfang der 50er Jahre simuliert. Der Chemiker S. L. Miller gab Wasser und ein Gasgemisch, das der Uratmosphäre entsprechen sollte, in ein Reaktionsgefäß. Er fügte Energie in Form von elektrischen Blitzen hinzu und fand, dass sich nach einigen Tagen aus den anorganischen Zutaten organische Kleinmoleküle gebildet hatten. Mit diesem Experiment bestätigte Miller die so genannte Ursuppentheorie: In den Urozeanen, wo Gase, Wasser und Energie aus Blitzen oder UV-Strahlung aufeinander trafen, entstand und organisierte sich die biologische Materie.

Heute deutet immer mehr darauf hin, dass man die Gesteine in die Theorie ein beziehen muss. Am Grunde des Ozeans hätten sie vielfältige Aufgaben übernehmen können: Metallsulfide binden durch elektrostatische Wechselwirkungen organische Moleküle an ihre Oberfläche und bringen sie somit in räumliche Nähe. Metallionen können chemische Reaktionen katalysieren und in organische Moleküle eingebaut werden. Als Energielieferant kommen unter anderem Tiefseevulkane in Frage. Für bestimmte Mineralien wurde wiederum gezeigt, dass sie organische Moleküle vor dem Zerfall durch Hitze schützen können. Die neu entstandenen Makromoleküle wären in der Tiefsee zudem vor der energiereichen, aber auch zerstörerischen UV-Strahlung sicher gewesen. Dass Leben in der extremen Umgebung von Tiefseeschloten tatsächlich möglich ist, beweisen Kolonien von Mikroben, die dort bei 113°C und einem mehr als 300fachen Atmosphärendruck gedeihen. In einer Variante des Miller-Experiments entstanden auch unter diesen Bedingungen organische Moleküle. Stammt das Leben also aus der Tiefsee?

Trotz aller Erkenntnisse die in jüngster Zeit gewonnen wurden – wie die erste Zelle entstand, wird immer rätselhaft bleiben. Fest steht jedenfalls: Das Leben entwickelte sich nicht mit einem einzigen Blitzeinschlag. Mehrere 100 Millionen Jahre nahmen sich die Elemente Zeit, um in kleinen Schritten die Urzelle zu formen.

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