🌍 Der Ursprung des Lebens auf der Erde könnte viel einfacher sein als gedacht

Der Ursprung der ersten lebenden Moleküle auf unserem Planeten wird seit langem diskutiert. Jüngste Experimente liefern uns jedoch neue Erkenntnisse über die plausiblen Bedingungen der frühen Erde.

Diese Forschung präzisiert eine der wichtigsten Hypothesen zur Entstehung des Lebens: die RNA-Welt. Sie legt nahe, dass die notwendigen Zutaten, kombiniert mit sehr häufigen Mineralien und einfachen hydrologischen Zyklen, zur Bildung der Ribonukleinsäure geführt haben könnten.

Ein Experiment, das in der frühen Erdgeologie verwurzelt ist

Die Forscher haben im Labor eine plausible Umwelt der Erde vor mehr als vier Milliarden Jahren nachgebildet. Dazu mischten sie die chemischen Vorläufer der RNA (nämlich Ribose, einen Zucker mit 5 Kohlenstoffatomen, Phosphat und die vier grundlegenden Nukleinbasen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil) mit bestimmten Verbindungen: Boraten, die in den alten Ozeanen vorhanden waren, und Basalt, einem allgegenwärtigen vulkanischen Gestein.

Diese Mischung wurde dann wiederholten Zyklen von Befeuchtung und Trocknung ausgesetzt. Diese Zyklen sollten die Übergänge nachbilden, die unser Planet in der Vergangenheit in der Nähe von geothermalen Grundwasserleitern und unterirdischen Hohlräumen erlebt hat. Das Team stellte fest, dass dieser Prozess zur Bildung von RNA-Strängen führte, ohne dass ein weiteres menschliches Eingreifen erforderlich war, außer der Zutaten in ein Reagenzglas zu geben.

Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Arbeit zeigt, dass Borate entgegen früherer Annahmen die Synthese nicht blockierten. Im Gegenteil, sie spielten eine stabilisierende Rolle für die Ribose, einen von Natur aus instabilen Zucker, der sich leicht zersetzt. Diese Stabilisierung ermöglichte es der Ribose, für die Bildung des Rückgrats des RNA-Moleküls verfügbar zu bleiben, eine unerlässliche Vorstufe.

Der Basalt wiederum diente als Oberfläche, auf der die Reaktionen mit größerer Effizienz ablaufen konnten. Diese Synergie zwischen einfachen chemischen Zutaten und einem banalen geologischen Substrat zeigt, dass die präbiotische Synthese der RNA kein außergewöhnliches Zusammentreffen von Umständen erforderte, sondern in einer gewöhnlichen planetaren Umwelt entstehen konnte.

Kosmische Implikationen für die Entstehung des Lebens

Die Wissenschaftler halten an der Idee fest, dass ein Zusammenstoß der Erde mit einer an organischen Materialien reichen Protoplaneten gleichzeitig die notwendigen Vorläufer und die erforderliche Energie für den Start der für die Lebensentstehung nötigen chemischen Reaktionen geliefert haben könnte.

Aus dieser Sicht geht die Bedeutung dieser Entdeckungen über den terrestrischen Rahmen hinaus. Tatsächlich haben Weltraummissionen, die Probenrückführungen ermöglichten, wie OSIRIS-REx, die Anwesenheit von Ribose und anderen RNA-Bausteinen in asteroidalem Material bestätigt. Diese komplexen organischen Moleküle existieren also im Weltraum, was die Idee verstärkt, dass sie auf ähnliche Weise durch vergleichbare Einschläge auch auf anderen Gesteinsplaneten abgeliefert worden sein könnten.

Übrigens teilte der Planet Mars mit der frühen Erde einen ähnlichen Kontext intensiver Bombardierung. Der Nachweis von Boraten auf seiner Oberfläche durch Rover, gepaart mit der früheren Präsenz von flüssigem Wasser, deutet darauf hin, dass auch dort die für diese präbiotische Chemie notwendigen Zutaten und Bedingungen vorhanden waren. Die Bildung von RNA oder ähnlichen Molekülen könnte daher auch auf unserem planetaren Nachbarn eine Möglichkeit gewesen sein.

Um weiterzugehen: Was ist die Hypothese der "RNA-Welt"?

Diese Hypothese schlägt einen Schlüsselschritt auf dem langen Weg zum Lebendigen vor. Sie stellt sich eine Periode vor, in der RNA-Moleküle, die sowohl Informationen tragen als auch einfache chemische Reaktionen katalysieren konnten, existierten und sich entwickelten, bevor die ersten Zellen erschienen.

Es ist wichtig zu verstehen, dass die spontane Bildung von RNA-Molekülen, so vielversprechend sie auch ist, nicht für sich genommen die Erschaffung des Lebens darstellt. Es handelt sich vielmehr um die Zusammenfügung eines hochentwickelten molekularen Werkzeugs. Leben, wie wir es definieren, erfordert ein abgegrenztes System, das zu Stoffwechsel, Selbsterhaltung und Vermehrung mit Variation fähig ist.

Die Hypothese der "RNA-Welt" schlägt vor, dass dieses Werkzeug der Ausgangspunkt gewesen sein könnte. RNA-Moleküle, die sich kopieren konnten, selbst unvollkommen, hätten einen Prozess der molekularen natürlichen Selektion in Gang setzen können. Die stabilsten oder effizientesten replizierenden Sequenzen hätten sich dann durchgesetzt.

Diese hypothetische Stufe wird daher als eine mögliche Brücke zwischen der gewöhnlichen Chemie und der evolutionären Biologie betrachtet. Sie löst das Rätsel des Ursprungs des Lebens nicht allein, identifiziert aber einen plausiblen Kandidaten für den ersten Akteur einer viel längeren und komplexeren Geschichte.