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Evolution: Vom Gestein zur ersten Zelle

Indem wir herausfinden, was bio- und geologische Phänomene miteinander verbindet, können wir besser verstehen, wie das Leben aus einer abiotischen Umwelt hervorging. Hierfür gilt es, fachübergreifend zusammenzuarbeiten und sich nicht auf einzelne Hypothesen zu versteifen.
Bläschen und Moleküle vor einem vage nach Geysir aussehenden Hintergrundbild, alles in den Braun- und Gelbtönen, die dem Chemiker anzeigen, dass der größte Teil seiner teuren Chemikalien gerade zu unbrauchbarem Schlonz verkocht ist.

Welchen Ursprung hat das Leben auf der Erde? Wer darüber forscht, gerät schnell in einen Widerstreit verschiedener Ansichten. Herrscht doch große Uneinigkeit über das Wo, Was, Wie und Warum jenes Vorgangs, der die biologischen Organismen hervorbrachte. Nur beim Wann ist man sich auf Grund von Fossilienfunden halbwegs einig: 3,5 bis 4 Milliarden Jahre ist es her, dass die ersten lebenden Zellen auf der Erde entstanden sind.

Das Forschungsgebiet ist von zahlreichen, oft sich gegenseitig ausschließenden Hypothesen geprägt, die verschiedene Ursprungsorte und -mechanismen postulieren. Tiefseequellen verbinden Fachleute meist mit Stoffwechsel-zuerst-Modellen, die davon ausgehen, das Leben sei ursprünglich aus chemischen Reaktionsnetzwerken hervorgegangen. Tümpel auf der Erdoberfläche hingegen werden üblicherweise mit Information-zuerst-Konzepten assoziiert, laut denen informationstragende Moleküle am Beginn des Lebens standen. Zwar lässt die Forschungsdisziplin solche strikten Trennungen langsam hinter sich, doch was bleibt, ist – mangels Möglichkeiten, empirische Daten aus der Zeit vor vier Jahrmilliarden zu sammeln – eine große Unsicherheit.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die auf diesem Gebiet arbeiten, verfechten einzelne Hypothesen oft recht engagiert, tun sich aber eher schwer damit, andere Ansätze in Betracht zu ziehen. Warum ist das so? Zunächst, weil es nur wenige gesicherte Erkenntnisse gibt – außer, dass biologische Organismen existieren und sich selbst aufrechterhalten und vermehren. Wir kennen keine Fossilien von präbiotischen Strukturen, also Übergangsstufen zwischen toter und lebender Materie. Wahrscheinlich könnten wir sie auch gar nicht von mineralischen Gebilden unterscheiden. Fachleute haben Mikrofossilien entdeckt, die ziemlich eindeutig von Lebewesen stammen und auf ein Alter von 3,95 bis 3,45 Milliarden Jahre datieren. Aber selbst bei diesen fällt es oft schwer zu beweisen, dass sie tatsächlich das sind, was sie zu sein scheinen. Es handelt sich um kleine hohlraumähnliche Strukturen im Sediment, die praktisch genauso aussehen wie normale Gesteinsporen, selbst mit den besten bildgebenden Verfahren …

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  • Quellen

Andreani, M. et al.: The rocky road to organics needs drying. Nature Communications 1, 2023

Preiner, M. et al.: The future of origin of life research: Bridging decades-old divisions. Life 10, 2020

Preiner, M. et al.: A hydrogen-dependent geochemical analogue of primordial carbon and energy metabolism. Nature Ecology & Evolution 4, 2020

Weiss, M. C. et al.: The physiology and habitat of the last universal common ancestor. Nature Biotechnology, 2016

Wimmer, J. L. E. et al.: Energy at origins: Favorable thermodynamics of biosynthetic reactions in the last universal common ancestor (LUCA). Frontiers in Microbiology 12, 2021

Xavier, J. C. et al.: Autocatalytic chemical networks at the origin of metabolism. Proceedings Biological Sciences 287, 2020

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