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Der Ursprung allen Lebens: Forscher finden verblüffende Erkenntnisse über unsere Entstehung

Die Entstehung des ersten Lebens auf der Erde war lange ein Mysterium. Forscher konnten sich dem Rätsel nun nähern.
Die Entstehung des ersten Lebens auf der Erde war lange ein Mysterium. Forscher konnten sich dem Rätsel nun nähern.
Foto: iStock/feellife
Die Entstehung allen Lebens auf der Erde, ist Forschern noch ein Rätsel. Jetzt jedoch gibt es spannende neue Erkenntnisse.

Die Frage danach, wie das erste Leben auf der Erde entstanden ist, stellen sich die Menschen seit jeher. Wissenschaftler sind sich mittlerweile weitesgehend einig, wann dies geschah. Die Frage, wie genau Aminosäuren vor ungefähr vier Milliarden Jahren zu Proteinmolekülen, den chemischen Bausteinen des Lebens, wurden, wird jedoch noch diskutiert. Kürzlich führte jedoch ein Forscherteam des Center for Chemical Evolution (CCT) des Georgia Institute of Technology eine Studie durch, in der gezeigt wurde, wie sich einige der frühesten Vorgänger des Proteinmoleküls spontan zu einer Kette verbunden haben könnten.

Das erste Leben auf der Erde: Unser Ursprung ist ummstrittenes Mysterium

Die Studie wurde von Forschern des CCT, das von der NASA und der National Science Foundation (NSF) unterstützt wird, durchgeführt und kürzlich in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht. Seit Jahrzehnten haben Wissenschaftler Theorien darüber aufgestellt, wie die ersten Aminosäuren zur Bildung von Proteinmolekülen zusammenkamen. Leider sind alle Versuche, diese Theorien zum ersten Leben auf der Erde zu verifizieren, bisher gescheitert. "Wie Chemie zu komplexem Leben führte, ist eine der faszinierendsten Fragen, über die sich die Menschheit Gedanken gemacht hat. Es gibt viele Theorien über die Herkunft von Proteinen, aber nicht so viele experimentelle Laborunterstützungen für diese Ideen", so Dr. Leman, einer der Autoren der Studie.

Forscher näherten sich unserem Ursprung experimentell

Für ihre Studie zum ersten Leben auf der Erde führte das Forscherteam ein Experiment durch, bei dem sie eine kleine Auswahl von Aminosäuren (Lysin, Arginin und Histidin) zusammen mit drei nicht-biologischen Aminosäuren den Bedingungen aussetzten, von denen angenommen wird, dass sie während des Hadaikum (vor ca. 4 Milliarden Jahren) auf der Erde existierten.

Dazu haben sie die ausgewählten Aminosäuren in mit Hydroxysäure angereichertes Wasser gegeben. Hydroxysäure ist dafür bekannt, dass sie Aminosäurereaktionen erleichtert und war vermutlich bereits in den Anfängen der Erdgeschichte vorhanden. Die Mischung wurde dann auf 85 Grad Celsius erhitzt, was den Reaktionsprozess beschleunigte und das Wasser verdampfen ließ. Die resultierenden chemischen Reaktionen wurden anschließend untersucht.

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Verblüffende Ergebnisse über das erste Leben

Zur Überraschung der Wissenschaftler bildeten die biologischen Aminosäuren sofort reine Segmente, die über α-Aminogruppen miteinander verbunden waren. Diese Gruppen bestehen aus Stickstoff und Wasserstoff und sind stark reaktiv.

"Wir waren überrascht, dass die Verbindung über α-Aminogruppen bevorzugt wurde. Die Gesetze der Chemie hatten uns vermuten lassen, dass die Verbindung eher ohne Proteine stattfinden würde.", so Dr. Frenkel-Pinter, einer der Wissenschaftler. Eine weitere Überraschung war die Tatsache, dass die biologischen Aminosäuren die nicht-biologischen in ihrer Reaktivität deutlich übertrafen. Und das, obwohl letztere das Potential hatten, chemisch genauso gut zu reagieren, wie die biologischen Aminosäuren.

Außerdem stellten die Forscher fest, dass das Lysin überwiegend so in die Ketten gelangt ist, wie es heute bei der Bildung von Proteinen beobachtet wird. Daraus schlussfolgerten sie, dass vorgefertigte Aminosäureketten entwickelt wurden, bevor das Leben einen Weg gefunden hatte, vollständige Proteine ​​herzustellen.

Experiment liefert wichtige Erkenntnisse über den Ursprung des Lebens

Die Tatsache, dass ihr Experiment gezeigt hat, dass biologische Aminosäuren nicht biologischen vorgezogen werden, könnte auch neue Erkenntnisse darüber liefern, warum nur 20 Aminosäuren in die Bildung des ersten Lebens auf der Erde eingingen.

Denn in der präbiotischen Erde gab es einen viel größeren Satz an Aminosäuren als tatsächlich für die Bildung von Proteinen genutzt wird. Warum hat sich die Evolution ausgerechnet auf diese 20 beschränkt? Das Experiment legt nahe, dass die Arten von Aminosäuren, die in Proteinen verwendet werden, sich eher verbinden, da sie effizienter miteinander reagieren und nur wenige ineffiziente Nebenreaktionen aufweisen.

Die Forscher konnten so zeigen, dass es sich bei der Entstehung des Lebens wahrscheinlich um einen sehr viel unkomplizierteren Prozess handelte, als bislang angenommen und konnten sich dem uralten Rätsel erneut ein Stück nähern.

Fazit: Erstes Leben auf der Erde gar nicht so komplex

Des Rätsels Lösung scheint also vermutlich leichter zu sein, als gedacht. Dennoch erfordert das Mysterium des ersten Lebens auf der Erde noch weitere Forschung, um vollständig aufgeklärt werden zu können.

Das erste Leben ist nicht das einzige Phänomen, das uns Menschen fasziniert: Es gibt noch viele weitere Fakten über die Erde, die du noch nicht kennst. Doch auch Forscher können sich verrechnen: Erst kürzlich hat ein Fossilienfund die Vergangenheit des frühen Lebens neu datiert.

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