Entstehung des Lebens - neue Erkenntnisse

Biologie Urzeugung - bahnbrechende Versuche
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Unterseeische Vulkanschlote

Am Meeresgrund strömt heiße alkalische Minerallösung aus. Dabei bilden sich hohe Türme aus verschiedenen unlöslichen Metallkomplexen, häufig auch aus Schwefel-Eisen-Nickel. Als das Leben entstand war das Meer sauer, so strömte saure Lösung in die Schlote. Gleichzeitig entstehen viele organische Moleküle. In den porösen Wänden gibt es viele Kammern, in denen sich die organischen Moleküle anlagern und stabile Strukturen bilden. Die Metall-Schwefel-Komplexe der Wände wie die zahlreichen verschiedenen gelösten Metallionen wirken katalytisch.

Entlang des Strömungswegs ändern sich Temperatur, Druck und pH-Wert und bieten so ein graduelles Spektrum von Bedingungen, das allen Stadien der frühen Evolution zuträglich ist, bis hin zur Entstehung der ersten Erbsubstanz (RNA/DNA).

ähnliche Reaktionen in den Zellen

In den aktiven Zentren von Stoffwechselenzymen befinden sich Schwefel und Schwefel/Eisen/Nickel-komponenten, die man als Einkristall aus einer solchen Wand auffassen könnte.

In den Mitochondrien wird mit der Energie aus dem Zitronensäure-Zyklus ein Bereich gesäuert, durch Poren strömen die H3O+ Moleküle in basische Bereiche, in den Poren rotiert die ATP-Synthease und erzeugt ATP. Der pH-Gradient hätte in den Schloten ohne Zutun als Energiequelle zur Verfügung gestanden.

Daher vermutete Wächterhäuser, das Leben sein in solchen unterseeischen Gesteinsschichten entstanden. Auf den Metalloberflächen hätten sich stabile Reaktionsgefüge eingestellt, die mit den organischen Molekülen zu Stoffwechselwegen geworden seien und die anschließend auf organischer Basis in die ersten Zellen übernommen worden wären.

Es gibt heute noch eine bedeutende Anzahl von Einzellern, die in solchen unterseeischen Gebieten gedeihen, die Archeae. Sie leben auch an der Oberfläche in heißen und/oder salzigen bzw sauren oder basischen Gewässern.

Laborversuch der Technischen Universität München (TUM)

Vor kurzem ahmten die Forscher die Bedingungen hydrothermaler Strömungskanäle in ihren Versuchen nach und etablierten ein wässrig-metallorganisches System, das eine ganze Reihe verschiedener Biomoleküle produziert, darunter auch die Aminosäuren Glycin und Alanin.
Das entstandene Glycin und Alanin führten die Biochemiker dann einem weiteren System zu, das wiederum zwei neue Biomoleküle herstellte. Das Ergebnis: Die beiden Aminosäuren erhöhten die Produktivität des zweiten Systems um das Fünffache.

Die Ergebnisse der Wissenschaftler um Wächtershäuser und Eisenreich zeigen, dass die Entstehung und Evolution von Leben im heißen Wasser vulkanischer Schlote praktisch möglich ist. Die Resultate offenbaren Vorteile dieser Theorie im Vergleich zu anderen Ansätzen.

Die wichtigste Eigenschaft des Systems ist den Wissenschaftlern zufolge seine Autonomie: Der erste Stoffwechsel wäre hier anders als beispielsweise beim Konzept einer „kühlen Ursuppe“ nicht auf Zufallsereignisse oder eine Jahrtausende andauernde Ansammlung wesentlicher Komponenten angewiesen. Ist der erste Dominostein erst einmal umgeworfen, fallen die anderen von selbst. Die Entstehung des Lebens bewegt sich in festen Bahnen, vorgegeben durch die Regeln der Chemie – ein chemisch determinierter Prozess an dessen Ende der Stammbaum aller Lebewesen steht.

Quellen
http://scinexx.de/wissen-aktuell-14352-2012-01-20.html und "Urzeugung in der Tiefsee" aus einem Spektrum Dossier



20:49 08.07.2012
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