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Chemische Evolution: Lebensbausteine entstehen in simulierten Tiefseevulkanen

Claudia Huber und Günther Wächtershäuser von der Technischen Universität München simulierten die chemisch-physikalischen Bedingungen von untermeerischen Vulkanen und stellten fest, dass dort für das Leben auf der Erde grundlegende Moleküle entstanden sein könnten. Das Experiment stützt die Theorie, nach der wichtige biochemische Bausteine wie Aminosäuren sich in geeigneten Nischen chemoautotroph bildeten – also unter den gegebenen Umweltbedingungen der frühen Erde allein mit den damals vorhandenen Baumaterialien.

Die Forscher kombinierten bestimmte Metall-Ionen wie Nickel und Nickel-Eisen-Metalle, die auch in Vulkanschloten am Meeresgrund vorkommen, bei hohem Druck und Temperaturen unter 100 Grad Celsius mit Kohlendioxid, Zyanid- und Ammoniumverbindungen. Wie sich zeigte, fungierten diese Metalle als Katalysatoren und fördern unter anderem die Anlagerung von Wasser an die Ausgangsmoleküle und die Entstehung einfacher organischer Moleküle wie alpha-Amino- und alpha-Hydroxysäuren – den grundlegenden Molekülen des Stoffwechsels aller lebenden Organismen.

Entscheidend waren beim Experiment der Forscher die Metallablagerungen im Experiment: Waren sie vorhanden, so banden sie sämtliches Zyanid und übertrugen es auch teilweise als Katalysator auf Reaktionspartner; fehlte das Metall, so blieben die CN-Moleküle im Wasser gelöst, reagierten nicht und bildeten keine komplexeren Moleküle. Erst die Metallzusätze machten also den deutlichen Unterschied zu schon früher durchgeführten "Ursuppen-Versuchen" aus, so die Chemiker. Vulkane und hydrothermale Schlote in der Tiefsee mit ihrem Repertoire von Metallpartikeln aus der Erdkruste, vulkanischen Gasen und Mineralien böten geeignete Grundlagen für die Entstehung der Bausteine des Lebens.

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