Die großen Fragen: Warum es außerirdisches Leben gibt

Gibt es fremdes Leben draußen im Weltall? Teleskope wie Kepler haben tausende Exoplaneten um ferne Sterne gefunden, wir wissen nun: Es gibt Milliarden fremder Welten da draußen. Und damit können wir auch schon die Frage beantworten, ob die Erde wirklich der einzige belebte Planet ist. Die Entstehung von Leben aus einfachen Molekülen müsste schon unvorstellbar einzigartig und kompliziert sein, damit sie nirgendwo sonst stattgefunden hätte. Und das ist sie nicht.

Ebenso spektakulär wie die Exoplaneten sind die chemischen Erkenntnisse, die in den letzten zehn Jahren unser Verständnis der Entstehung des ersten Lebens revolutioniert haben. Wie die ersten Zellen vor mehr als drei Milliarden Jahren einst entstanden, ist noch unklar, aber auf viele unbezwingbar scheinende Fragen gibt es inzwischen plausible Antworten. So scheint die große Lücke zwischen den “kosmischen” Bausteinen Blausäure und Formaldehyd und den Stickstoffhaltigen Bestandteilen von RNA und DNA, den Nucleobasen, weitgehend geschlossen.

Die Wiege des Lebens: Einschlagkrater?

Da gibt es zum Beispiel das Sutherland-Szenario, nach dem Cyanid aus der Atmosphäre mit Eisen aus Hydrothermalsystemen ausgefällt wurde und dicke Schichten in Seen früher Impaktkrater bildete. Diese Schichten wurden demnach durch die Hitze eben jener Hydrothermalsysteme chemisch umgeformt – Reaktionen die zu Stoffen wie Cyanamid und 2-Aminooxazol führten, die wiederum zu komplexeren stickstoffhaltigen Chemikalien wie Nucleosiden. Der reaktive Phosphor in RNA, dessen Herkunft rätselhaft ist, käme demnach aus Phosphidmineralen in Meteoriten. Tatsächlich ist ausgerechnet Phosphat für manche dieser Reaktionen hilfreich oder nötig.

Sutherland hat Szenarien ausgearbeitet, wie alle drei Komponenten früher Zellen – Aminosäuren, Lipide und Nucleinsäuren – gleichzeitig in Gegenwart von Schwefel entstehen konnten. Impaktkrater-Seen voller hydrothermal ausgefällter Ferrocyanide lösen gleich eine Reihe von Problemen: Dass die so wichtigen Cyanide gut löslich sind und verdünnt werden, die Frage nach der Energie, dem Phosphor und auch dem Schwefel, der anscheinend Teil früher Energiesysteme war. Außerdem ist eher vorstellbar, dass solche Seen immer wieder komplett austrockneten – ebenfalls etwas, was in vielen chemischen Mechanismen der Entstehung des Lebens angenommen wird.

Bisher offen ist, wie man mit der enormen Vielfalt der entstehenden Moleküle umgeht – bei solchen Reaktionen entstehen alle möglichen Stoffe und nicht nur die, die wir haben wollen. Die machen nur einen kleinen Anteil aus. Auch da gibt es aber zum Beispiel die interessante Beobachtung, dass ausgerechnet das Zwischenprodukt Ribose-Aminooxazolin selektiv aus einer Lösung verschiedener ähnlicher Produkte auskristallisiert und sich so anreichert. Wieder so ein praktischer Zufall.

Viele praktische Zufälle

Es gibt also, kurz gesagt, diverse gangbare Wege von kosmischer Chemie zu verschiedenen Varianten von Proto-RNA. Aber wie geht es dann weiter? Ein Aspekt ist einfach: Protozellen entstehen völlig natürlich, sobald irgendwelche amphiphilen Moleküle vorhanden sind – also stoffe, die ein wasserlösliches und ein wasserunlösliches Ende haben. Die bilden spontan Membranbläschen, in denen Proto-RNA eingeschlossen sein könnte. Sieht schon ein bisschen nach Zelle aus.

Das größere Problem ist die Vervielfältigung der RNA. Konzeptionell klingt dieses Kernprinzip der RNA-Welt ganz gut: Ein zufällig entstandener RNA-Strang ist gleichzeitig ein Ribozym, das seine eigene Verdoppelung gemäß sener Sequenz katalysiert. Dummerweise entsteht dabei die entgegengesetzte Sequenz. Dass die zufällig die gleichen Eigenschaften hat, ist eher unwahrscheinlich. Dazu ist eine solche RNA eine Sackgasse: Die macht ja nichts anderes.

Außerdem gibt es eine Reihe chemischer Probleme. Es funktioniert zum Beispiel nicht mit allen vier Basen, die Reaktionen der Bausteine untereinander sind zu zufällig und es gibt zu viele Fehler. Die Metallionen, die für die Herstellung der Bausteine noch so wichtig waren, machen hier auch noch alles kaputt. Außerdem war nicht klar, welche die reaktiven chemischen Bausteine baren, die das ganze antrieben. Heute sind es Triphosphate wie ATP – die aber kommen in einer präbiotischen Welt nicht in Frage. Und nicht zuletzt hat sich gezeigt: Man kriegt die frisch verdoppelten RNA-Stränge nicht mehr auseinander.

Es hat ein bisschen gedauert, bis man kreative Antworten auf einige dieser Fragen gefunden hatte – als Problem erwies sich weniger die Chemie, sondern wie schon bei den Bausteinen die beschränkte Fantasie der Beteiligten. Man geht heute davon aus, dass statt der Nucleosidtriphosphate die entsprechenden Phosphoraminoimidazole beteiligt waren. Die sehen verdächtig ähnlich aus wie Bausteine, die bei den Reaktionen der Cyanide untereinander entstehen. Und sie sind so reaktiv, dass sie RNA-Ketten ohne Enzyme verlängert

Reiseziel Mars

Diese und andere Modelle stammen aus den letzten paar Jahren – anders als frühe Modelle ist das auch alles nicht mehr zurechtgewürgt. Ich denke, dass man relativ bald ein Modell der RNA-Replikation hat, das ebenso plausibel und mit der Chemie der frühen Erde vereinbar ist, wie die modernen Hypothesen über die Entstehung der Bausteine. Das Beste an der Sache ist, dass heutzutage immer wieder Nebenaspekte auftauchen, die verdächtig gut ins Bild passen: Man findet nicht nur passende Puzzleteilchen, die einzelnen Teile füllen außerdem Lücken, für die sie gar nicht gemacht waren.

Der aktuelle Stand der Diskussion zeigt: Man ist heutzutage weit darüber hinaus, an einzelnen Aspekten der Entstehung des Lebens zu forschen. In Reichweite ist, bei allen offenen Fragen die noch bleiben, ein konsistentes Gesamtbild der chemischen Entstehung des Lebens auf der frühen Erde. Und das was wir von dem Bild schon erkennen, ist weit davon entfernt, nach einem bizarren kosmischen Zufall auszusehen. Im Gegenteil, all diese Komponenten und Bedingungen sind auf erdähnlichen Planeten quer durchs Universum zu erwarten. Leben, so scheint es, ist tatsächlich eine Art kosmische chemische Notwendigkeit.

Eine in den letzten Jahren gehegte Hoffnung allerdings zerschlägt sich so langsam: Dass wir unter der Eiskruste von Monden wie Europa oder Enceladus Leben finden werden. Die Biomoleküle dort dürften von Anfang an in den enormen Mengen Wasser zu stark verdünnt gewesen sein. Dafür allerdings könnte es sich um so mehr lohnen, näher an der Erde nach den Spuren von Hydrothermalsystemen in Einschlagkratern zu suchen. Ein alter Bekannter hatte in seiner Frühzeit nämlich Krater, Hydrothermalsysteme und die gleichen Chemikalien wie die Erde: Mars.

Ich bin gelernter Chemielaborant und habe ab 1999 in diesem Beruf gearbeitet. Anschliessend habe ich an der Uni Hamburg Chemie studiert. Seit dem Abschluss Ende 2006 veröffentliche ich Beiträge in meinem Fischblog und verkaufe Artikel an andere Publikationen. Seit 2008 wohne ich im Raum Heidelberg und bin bei Spektrum der Wissenschaft für das Blogportal Scilogs verantwortlich. Daneben arbeite ich als freier Journalist und Redakteur unter anderem für die digitalen Angebote von Spektrum, veröffentliche auf verschiedenen Social-Media-Plattformen und experimentiere mit Mobile Reporting. Zu meiner Webseite

7 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Außerirdisches Leben – aber JA!
    Es wäre schon vor unserem Sonnensystem möglich! Warum? Unser Sonnensystem ist 4,6 Mrd Jahre alt – unser Universum und die Milchstraße sind etwa 3-mal so alt. Das bedeutete doch, dass sich mit Sicherheit schon davor das Leben entwickelt haben kann, auch wenn es eventuell etwas länger als 4 Mrd Jahre gedauert haben kann. Das wird einfach ausgeblendet |–4,6–|–4,6–|–4,6–|heute – nach 13,8 Mrd Jahren!

  2. Klaus Deistung,
    unsere Erde ist nur ein Teil des Weltraumes. Deswegen gibt es keinen Grund, es nur auf die Erde beschränkt zu wissen.
    Zu den sehr detaillierten Bedingungen des Lebens möchte ich hier eine allgemeine Stellungnahme abgeben, weil mir der geistige Aspekt für “Leben” zu kurz erscheint.
    Woher kommt das Leben?
    Es kommt aus dem was ist. Was ist? Die Elemente, das Licht, die chemischen Verbindungen, die Energie. Was fehlt nocht? Ein Plan, der aus Materie und Energie etwas formt, das sich selbst vervielfältigen kann, das sich ständig verändert, das einem Zyklus unterworfen ist. Etwas , das aus einer einfachen Verbindung zu einer immer komplexeren Gestalt heranwächst und am Ende seiner Entwicklung (Evolution) sich selbst erkennen kann.
    Soviel zur Definition.

    Was haben die Menschen bis jetzt über das Leben herausgefunden?
    Sehr viel. Sie haben die Bedingungungen des Lebens erforscht, bei welcher Temperatur das Leben erlischt, welche chemischen Stoffe Leben abtöten, welche Stoffe Leben fördern. Welche chemischen Reaktionen in den Körperzellen ablaufen.

    Was haben die Menschen daraus gelernt? Sie haben gelernt, dass sie selbst das Leben nicht erschaffen können. Wenn etwas tot ist, kann man es nicht wieder lebendig machen. Deshalb gilt das Leben bei allen Kulturen als heilig. Heilig bedeutet in diesem Zusammenhang, dem Zugriff des Menschen entzogen oder zu Gott gehörig.

    • Und was haben die Menschen (noch) nicht herausgefunden?
      Das es Leben – dem unseren vergleichbar – schon vor der Existenz unseres Sonnensystems gegeben haben kann! Und so gibt es ein Entstehen – Vergehen – Neuentstehen …
      Die Hochtechnologien in den (Keil-) Schriften der Vorzeit berichten über jede Menge Hochtechnologie, sogar bis zur Raumstation. Dr. Burgard hat hier die Schrift der 1. Autorin der Geschichte vor 4.300 Jahren Encheduanna neu bearbeitet. Sie war die Tochter von König Sargon dem Großen und doppelt hohe Priesterin.

  3. Der Fortschritt wird dann erreicht, wenn sich eine Exoperspektive innerhalb der Esoperspektive aufstellen lässt. Die Entwicklung einer Exoperspektive und daraus erfolgende Erweiterung der Sicht, löst viele Probleme, die aus dem “Inneren” unüberwindbar erscheinen. Ich überlege, wie die Christen, Moslems, Hindus und andere uberzeugte Logiker, ihrer partikulären Glaubensgrundlagen beraubt, dastehen würden, wenn sich tatsächlich eine wunderbare Zivilisation bemühen würde, pompös zu erscheinen und mit uns zu reden und uns eine fantastisch andersartige Perspektive auf die Wirklichkeit eröffnen…
    Keine Spur von Kaaba als Mittelpunkt der Welt, kein Kreuz, keine Symbolik…
    Ich sehe sie vor mir – die riesige E n t t ä u s c h u n g.

    Ja, viele wären enttäuscht, kein Affe mehr sein zu dürfen.

    • Enttäuschung ist nur die eine Seite – der ewig Gestrigen. Die Progressiven freuen sich, dass es endlich weitergeht!
      Ein Vergleich: Als die Adenauer-Regierung die sexuelle Aufklärung unterdrückte – woanders ist das heute noch so – glaubte man es gottgerecht zu machen. Ihr Kampf gegen Pille, Kondome und illegale Abtreibung – weil legal verboten – waren Folgen.
      Eine allseitige Aufklärung kann die Freude am Leben erhöhen und die Abtreibungsrate senken.

      Wir sind nicht allein im All! Die Schriften aus der Vorzeit belegen das eindeutig. Sie gehen sogar mit der Bibel u. a. heiligen Schriften konform. Das ist aber noch nicht religionskonform – Google-Stichwort: „Sumer-Ufo-Spam“. Eine aktuelle Quelle: http://amzn.to/2p9wauS.
      Eine andere Quelle ist das Gilgamesch Epos von Prof. Maul mit guten Erklärungen, dass uns auch die Sintflut (vor etwa 13.000 Jahren) in einem „ganz anderen Licht“ wiedergibt – wie im Atrahasis Epos, die Grundquelle! Dazu passt das Google-Stichwort „halb-goetter“.

      Eigentlich sind wir aus den sehr frühen Affen evolutionär hervorgegangen und im Enuma Elisch heißt es zur Tafel 6: „Marduk schuf den Menschen – als Diener der Götter“ – vgl. 1. Mo 1,26! Prof. Pääbo vom MPI Leipzig fand durch Gen-Untersuchungen heraus, dass es vor 300.000 Jahren war https://www.mpg.de/286644/Neandertaler !
      Es war ein noch nicht wissenschaftskonformer „Sprung“ in der Evolution!

  4. “Es war ein noch nicht wissenschaftskonformer „Sprung“ in der Evolution!”

    Was ich hier lese deutet eher auf einen Sprung in der Schüssel.

    • Mit dem Bruch in der Schüssel kommen Sie nicht weit!
      Wenn wir uns auf Prof. Dawkins und sein Buch „Die Schöpfungslüge“, Ullstein, Ullstein HC, Berlin 2010“ beziehen, wird das eigentlich einfacher. Er setzt sich für über eine Million Jahre für die Entwicklung des Homo sapiens ein. Wenn wir aber schon 300.000 Jahre bestehen – vgl. Prof. Pääbo – sind wir 700.000 Jahre früher auf der Welt – als evolutionär gedacht!
      Die Schriften der Vorzeit enthalten eine Menge auch hochtechnologische Informationen. Das Lang-jährige Streitobjekt in der Bibel Raumschiff-Sichtung von Ezechiel vor ca. 2.500 Jahren hat der NASA-Konstrukteur J. F. Blumrich rekonstruiert: „Da tat sich der Himmel auf“!

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