News: Henne oder Ei?
Wie entstand das Leben auf der Erde? Aus Biomolekülen, die sich zu Zellen zusammenschlossen - so die gängige Annahme. Doch zwei Wissenschaftler stellen diese Hypothese auf den Kopf.
© Royal Society/William Martin (Ausschnitt)
Es begann irgendwann vor vier Milliarden Jahren. In der Ursuppe auf der noch jungen Erde entstanden, unterstützt durch die Energie der einfallenden Sonnenstrahlung, die chemischen Bausteine des Lebens – wie Aminosäuren und Nucleotide –, aus denen sich Makromoleküle – wie Proteine und Nucleinsäuren – bildeten. Diese Makromoleküle schlossen sich dann, umgeben von einer Lipidmembran, zu kugelförmigen Gebilden zusammen. Diese ersten zellartigen Strukturen begründeten den Beginn des Lebens.
Nach diesem Szenario stellen sich Wissenschaftler die Entstehung des Lebens auf der Erde vor. Doch William Martin von der Universität Düsseldorf und Michael Russell vom Scottish Universities Environmental Research Centre in Glasgow haben dabei ihre Zweifel. Sie suchen den Ursprung des Lebens nicht an der Erdoberfläche, sondern in den Tiefen des Ozeans.
Hier unten, in mehreren tausend Metern Tiefe, entdeckten Meeresforscher in den siebziger Jahren Biotope, die seitdem immer wieder Anlass zu Spekulationen liefern: die Hydrothermalquellen. Gespeist von den austretenden energiereichen Substanzen, wie Schwefelwasserstoff oder Methan, existieren hier Lebensgemeinschaften vollkommen unabhängig von der Sonnenenergie.
Und in diesen Hydrothermalquellen – genauer im reichlich vorhandenen Eisensulfid – sehen Martin und Russell die Wiege des Lebens. Denn das Mineral hat die Eigenschaft, winzige wabenartige Kammern – also Zellen – zu bilden. Hier hinein diffundieren, aus der heißen Quelle kommend, anorganische Moleküle wie Wasserstoff, Kohlendioxid, Ammonium oder Sulfid. Aus denen könnten dann, so spekulieren die Forscher, die organischen Bausteine des Lebens entstanden sein. Hilfreich war hierbei, dass Eisensulfid als Katalysator die entsprechenden Reaktionen beschleunigt.
Damit stellen die beiden Wissenschaftler das bisher gängige Modell auf den Kopf. "Es gibt viele Theorien [zur Entstehung des Lebens]", betont Martin, "aber unsere ist die erste, die mit einer Zelle beginnt." Ihre Theorie könne viel besser die Bildung von komplexen Molekülen, wie Proteinen und Nucleinsäuren, erklären, denn erst der Einschluss in den Zellen des Eisensulfids würde die nötigen Reaktionsräume schaffen. Außerhalb dieser Kammern verlieren sich die Bausteine in den Weiten des Ozeans, so Martin.
Andere Wissenschaftler sind da skeptischer. Die Kammern im Eisensulfid könnten zwar einfache organische Reaktionen beschleunigen, gibt der Biochemiker Pier Luigi Luisi von der ETH Zürich zu, "das Hauptproblem bleibt jedoch zu erklären, wie, wo und warum solche Moleküle wie Enzyme auftauchten."
Besonders umstritten ist die Annahme von Martin und Russell, dass Bakterien und Archaebakterien, als Stammväter aller späteren Lebensformen, unabhängig voneinander entstanden seien. "Das ist völlig unmöglich", meint Thomas Cavalier-Smith von der University of Oxford. Bakterien und Archaebakterien teilen so viele gemeinsame Gene, dass eine unabhängige Entstehung undenkbar sei. Doch Martin erklärt diese genetischen Gemeinsamkeiten durch horizontalen Gentransfer, mit dem auch heutige Bakterienarten ihr Erbgut untereinander austauschen.
Letztlich weiß niemand, was auf der Erde vor vier Milliarden Jahren geschah. Ein Reiz bleibt jedoch bei der Hypothese von Martin und Russell: Eisensulfid ist kein besonders ungewöhnliches Mineral. Die Entstehung des Lebens wäre damit nicht so unwahrscheinlich – auch auf anderen Planeten.
Nach diesem Szenario stellen sich Wissenschaftler die Entstehung des Lebens auf der Erde vor. Doch William Martin von der Universität Düsseldorf und Michael Russell vom Scottish Universities Environmental Research Centre in Glasgow haben dabei ihre Zweifel. Sie suchen den Ursprung des Lebens nicht an der Erdoberfläche, sondern in den Tiefen des Ozeans.
Hier unten, in mehreren tausend Metern Tiefe, entdeckten Meeresforscher in den siebziger Jahren Biotope, die seitdem immer wieder Anlass zu Spekulationen liefern: die Hydrothermalquellen. Gespeist von den austretenden energiereichen Substanzen, wie Schwefelwasserstoff oder Methan, existieren hier Lebensgemeinschaften vollkommen unabhängig von der Sonnenenergie.
Und in diesen Hydrothermalquellen – genauer im reichlich vorhandenen Eisensulfid – sehen Martin und Russell die Wiege des Lebens. Denn das Mineral hat die Eigenschaft, winzige wabenartige Kammern – also Zellen – zu bilden. Hier hinein diffundieren, aus der heißen Quelle kommend, anorganische Moleküle wie Wasserstoff, Kohlendioxid, Ammonium oder Sulfid. Aus denen könnten dann, so spekulieren die Forscher, die organischen Bausteine des Lebens entstanden sein. Hilfreich war hierbei, dass Eisensulfid als Katalysator die entsprechenden Reaktionen beschleunigt.
Damit stellen die beiden Wissenschaftler das bisher gängige Modell auf den Kopf. "Es gibt viele Theorien [zur Entstehung des Lebens]", betont Martin, "aber unsere ist die erste, die mit einer Zelle beginnt." Ihre Theorie könne viel besser die Bildung von komplexen Molekülen, wie Proteinen und Nucleinsäuren, erklären, denn erst der Einschluss in den Zellen des Eisensulfids würde die nötigen Reaktionsräume schaffen. Außerhalb dieser Kammern verlieren sich die Bausteine in den Weiten des Ozeans, so Martin.
Andere Wissenschaftler sind da skeptischer. Die Kammern im Eisensulfid könnten zwar einfache organische Reaktionen beschleunigen, gibt der Biochemiker Pier Luigi Luisi von der ETH Zürich zu, "das Hauptproblem bleibt jedoch zu erklären, wie, wo und warum solche Moleküle wie Enzyme auftauchten."
Besonders umstritten ist die Annahme von Martin und Russell, dass Bakterien und Archaebakterien, als Stammväter aller späteren Lebensformen, unabhängig voneinander entstanden seien. "Das ist völlig unmöglich", meint Thomas Cavalier-Smith von der University of Oxford. Bakterien und Archaebakterien teilen so viele gemeinsame Gene, dass eine unabhängige Entstehung undenkbar sei. Doch Martin erklärt diese genetischen Gemeinsamkeiten durch horizontalen Gentransfer, mit dem auch heutige Bakterienarten ihr Erbgut untereinander austauschen.
Letztlich weiß niemand, was auf der Erde vor vier Milliarden Jahren geschah. Ein Reiz bleibt jedoch bei der Hypothese von Martin und Russell: Eisensulfid ist kein besonders ungewöhnliches Mineral. Die Entstehung des Lebens wäre damit nicht so unwahrscheinlich – auch auf anderen Planeten.
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