{"id":24121,"date":"2017-09-14T07:00:04","date_gmt":"2017-09-14T05:00:04","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/09\/14\/entsteht-leben-einfach\/"},"modified":"2025-05-14T16:35:21","modified_gmt":"2025-05-14T14:35:21","slug":"entsteht-leben-einfach","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/09\/14\/entsteht-leben-einfach\/","title":{"rendered":"Entsteht Leben einfach?"},"content":{"rendered":"

\"sb-wettbewerb_klein\"<\/a>Dieser Artikel ist Teil des ScienceBlogs Blog-Schreibwettbewerb 2017<\/a>. Informationen zum Ablauf gibt es hier<\/a>. Leserinnen und Leser k\u00f6nnen die Artikel bewerten und bei der Abstimmung einen Preis gewinnen – Details dazu gibt es hier<\/a>. Eine \u00dcbersicht \u00fcber alle am Bewerb teilnehmenden Artikel gibt es hier<\/a>. Informationen zu den Autoren der Wettbewerbsartikel finden sich in den jeweiligen Texten.<\/i>
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Ich hei\u00dfe J\u00fcrgen Hoffmann und arbeite als Lehrer in Halle an der Saale. In meiner Freizeit besch\u00e4ftige ich mich mit der Entstehung des Lebens und beteilige mich aktiv in der hier ans\u00e4ssigen Gesellschaft f\u00fcr astronomische Bildung.<\/p>\n

Entsteht Leben einfach?<\/b><\/p>\n

Was einfach entstehen kann, entsteht auch schnell, aber gilt das auch umgekehrt? Die \u00e4ltesten unsicheren Lebensspuren<\/a> deuten auf eine Entstehungszeit des Lebens vor \u00fcber 4,1 Milliarden Jahren hin. Ein in Richtung C-12 verschobenes Isotopenverh\u00e4ltnis des Kohlenstoffs in den \u00e4ltesten erhaltenen Gesteinen der Erde deutet auf das Vorhandensein von Lebewesen auf der Erde vor \u00fcber 3,8 Milliarden Jahren<\/a> hin. Der Zeitpunkt, wo die Biosph\u00e4re die Geosph\u00e4re<\/a> traf, liegt also in der Fr\u00fchzeit der Erdgeschichte – sp\u00e4testens 500 Millionen Jahre nach dem ersten Erscheinen von kondensiertem Wasser<\/a> auf der Erdoberfl\u00e4che.<\/p>\n

Leben entstand also recht fr\u00fch auf der Erde – m\u00f6glicherweise bereits einige Hundert Millionen Jahre vor dem LHB<\/a> – kurz nachdem sich eine feste Gesteinskruste herausgebildet hat und k\u00fchl genug wurde, so dass Wasser die Oberfl\u00e4che bedecken konnte. Als \u00e4u\u00dferste Grenze muss die Kollision<\/a> der Urerde mit dem hypothetischen Protoplaneten Theia<\/a> angesehen werden, bei der der heutige Erdmond entstand. Diese Kollision ereignete sich vor ca. 4,527 Milliarden Jahren.<\/p>\n

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Nachschub an reduzierenden Gasen?<\/em> Bildquelle: Wikipedia<\/a> (gemeinfrei<\/a>)<\/p>\n

Nimmt man als Begrenzung die \u00e4ltesten Zirkone (4,4 Milliarden Jahre) und die \u00e4ltesten Kohlenstoff-Isotop-Verschiebungen (4,1 Milliarden Jahre), ergibt sich ein Zeitfenster von ca. 300 Millionen Jahren, in dem Leben entstand und sich so weit ausbreitete, dass es das nachfolgende LHB infolge vorhandener Biodiversit\u00e4t in den thermophilen Nischen hydrothermaler Quellen \u00fcberstehen konnte. Die nachfolgenden Lebensspuren<\/a> in den gr\u00f6nl\u00e4ndischen Isua-Gneisen stellen dann Relikte der \u00fcberlebenden Populationen dar, die sich nach dem LHB \u00fcber adaptive Radiation<\/a> erneut auf der Erde ausbreiteten und nach und nach alle verf\u00fcgbaren Nischen als Lebensraum erschlossen.<\/p>\n

Der letzte gemeinsame Vorfahre<\/a> aller heute lebenden Organismen geht m\u00f6glicherweise auf diese Rest-Population zur\u00fcck, die sich nach dem LHB auf der Erde etablierte.<\/p>\n

Die Frage ist nun, ob ein so zeitiger Lebensbeginn zugleich bedeutet, dass die Entstehung des Lebens generell eine relativ einfache und unkomplizierte Angelegenheit gewesen ist, die sich notwendigerweise ereignete, sobald die dazu n\u00f6tigen Grundstoffe und energetischen Rahmenbedingungen vorhanden waren. Oder handelt es sich um einen Auswahleffekt dergestalt, dass Leben generell nur innerhalb eines recht eng begrenzten Zeitfensters entstehen kann, welches sich nur am Beginn einer planetaren Entwicklung \u00f6ffnet. Im letzten Fall w\u00e4re die zeitige Entstehung des Lebens eine notwendige Bedingung, die aus unserem Dasein allein deshalb folgt, da zu einem beliebig sp\u00e4teren Zeitpunkt kein Leben mehr h\u00e4tte entstehen k\u00f6nnen.<\/p>\n

Nachpr\u00fcfen kann man hier wenig, da die konkreten Umst\u00e4nde und Bedingungen, unter denen einst das Leben auf der Erde entstand, nicht in G\u00e4nze rekonstruiert werden k\u00f6nnen. Was man aber tun kann, ist, das Zustandekommen der f\u00fcr das Leben notwendigen Grundstoffe zu rekonstruieren, denn hier haben wir es zun\u00e4chst mit reiner Chemie zu tun und noch nicht mit deren Organisation zu Stoffwechselsystemen.<\/p>\n

Das klassische Experiment<\/a> hierzu wurde Anfang der 1950er Jahre durchgef\u00fchrt. Die theoretische Vorarbeit wurde von Harold Urey<\/a> geleistet. Sein Doktorand Stanley Miller ver\u00f6ffentlichte im Mai 1953 die Ergebnisse<\/a> seiner Experimente. Die Komposition der Gase, die sich aus den Hydriden der Nichtmetalle Kohlenstoff (Methan), Sauerstoff (Wasserdampf) und Stickstoff (Ammoniak) sowie Wasserstoff selber zusammensetzte, entspricht einer Atmosph\u00e4re mit stark reduzierenden Eigenschaften. Das vorausgesetzte Modell einer stark reduzierenden Ur-Atmosph\u00e4re wurde im Nachhinein kritisiert, weil die atmosph\u00e4rischen Bedingungen<\/a> vor etwa 4 Milliarden Jahren offenbar nur schwach reduzierend bis hin zu neutral gewesen sind.<\/p>\n

Allerdings hat die „Erste Atmosph\u00e4re“ einen Vorl\u00e4ufer<\/a> gehabt, der sich aus stark reduzierenden Gasen zusammensetzte. Diese „Primordialatmosph\u00e4re“ war jedoch nicht lange stabil, da sich zum einen der Wasserstoff in den Weltraum verfl\u00fcchtigte und sich zum anderen die beiden Gase Methan und Ammoniak infolge der ungefiltert eintreffenden UV-Strahlung der Sonne mit Wasserdampf zu Kohlenstoffdioxid und molekularem Stickstoff umsetzten. Erst danach war die Atmosph\u00e4re durch Kohlenstoffdioxid und Stickstoff dominiert, so dass sie nicht mehr reduzierend war.<\/p>\n

Das gesamte Umfeld im Zeitalter des Hadean und Archaean war seit dem Theia-Impakt vielf\u00e4ltigen Umbr\u00fcchen<\/a> unterworfen, die sich auf die chemischen Eigenschaften der Atmosph\u00e4re und der Hydrosph\u00e4re auswirkten. Somit ergeben sich sowohl lokal wie auch global Variationen, die zugleich auf Art und Umfang der chemischen Synthesen r\u00fcckkoppelten. Es ist also nicht von der Hand zu weisen, dass die Syntheseprozesse, die zu Monomeren und Polymeren gef\u00fchrt haben – einschlie\u00dflich der Vielfalt derselben – nur solange effektiv ablaufen konnten, wie der Zustrom von Energie und Material durch Impaktereignisse in relativ rascher Folge anhielt.<\/p>\n

Mit dem Eintreten ruhigerer Verh\u00e4ltnisse nach dem LHB ergaben sich gr\u00f6\u00dfere Kontinuit\u00e4ten und damit zugleich ein sich verst\u00e4rkender Trend zu chemischen Gleichgewichtszust\u00e4nden, die eine Entstehung von chemischen Nichtgleichgewichtszust\u00e4nden zunehmend unwahrscheinlicher werden lie\u00dfen. Mit anderen Worten: Nach dem LHB versiegte der Zustrom von reduzierenden Gasen, so dass sich \u00fcber vulkanische Ausgasungen die Dominanz von Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid sowie Stickstoff in der Atmosph\u00e4re einstellte, welche eine spontane Synthese von Monomeren nicht mehr zulie\u00df, da der reduzierende Charakter der Atmosph\u00e4re verloren ging.<\/p>\n

Potentielle Entstehungsorte f\u00fcr Leben waren fortan nur noch auf hydrothermale Quellen<\/a> auf dem Festland, in K\u00fcstenn\u00e4he oder auf dem Meeresgrund beschr\u00e4nkt, die jedoch nur einige Zehntausend bis einige Hunderttausend Jahre durchgehend aktiv sind, bevor sie erl\u00f6schen und abgetragen werden. Es ist daher plausibler, dass der Zeitraum vor dem LHB, der sich \u00fcber mehrere Hundert Millionen Jahre erstreckte und immer wieder \u00fcber Impaktereignisse einen Zustrom von reduzierenden Gasen erfuhr, zugleich der Zeitraum ist, in dem Leben h\u00e4tte entstehen m\u00fcssen. Die Alternative einer Lebensentstehung in einem konkreten Hydrothermalfeld innerhalb von etwa 100.000 Jahren nach dem LHB schneidet dagegen eher schlecht ab, zumal die Bedingungen f\u00fcr die Entstehung von Polymeren ung\u00fcnstiger<\/a> zu sein scheinen als zuvor vermutet.<\/p>\n

Hinzu kommt f\u00fcr den Zeitraum vor dem LHB die im Vergleich zu hydrothermalen Quellen erheblich gr\u00f6\u00dfere Fl\u00e4che, die f\u00fcr die Ansammlung, Aufkonzentrierung und Organisation zu Stoffwechselsystemen zur Verf\u00fcgung gestanden hatte. K\u00fcstenregionen von Vulkaninseln mit Flussm\u00fcndungen und Gezeitenzonen bieten eine chemisch reichhaltige Umgebung, die zudem durch Rhythmik gepr\u00e4gt ist und Austauschm\u00f6glichkeiten sowie eine dadurch erh\u00f6hte Durchmischungs- und Kombinationsrate zulie\u00df, welche die entstehenden Proto-Organismen mit einem reichhaltigen Chemikalienmix versorgte.<\/p>\n

All das scheint plausibel und stimmig zu sein, aber es ist nat\u00fcrlich noch lange nicht naheliegend, dass es auch einst wirklich so abgelaufen ist. Da sich der „Ursprung ins Leben“ auf das Zustandekommen der Erblichkeit und damit der M\u00f6glichkeit des Generationenwechsels mit mutterzell\u00e4hnlichen Tochterzellen eingrenzen l\u00e4sst, aber dieser qualitative Sprung sich aus der Beschaffenheit und Reaktionsweise der zugrundeliegenden Molek\u00fcle nicht als notwendige Folge ableiten l\u00e4sst, bleibt stets eine Unsicherheit dar\u00fcber bestehen, wann und wo sich die Lebensentstehung tats\u00e4chlich einst ereignet hatte.<\/p>\n

Die Titelfrage l\u00e4sst sich folglich nicht abschlie\u00dfend beantworten, aber es gibt Gr\u00fcnde, die daf\u00fcr sprechen, dass es sich bei der zeitigen Lebensentstehung wohl doch lediglich um einen Auswahleffekt handelt und nicht um ein Argument, welches daf\u00fcr spricht, dass Leben zwangsl\u00e4ufig entsteht, sobald bestimmte Rahmenbedingungen vorliegen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Dieser Artikel ist Teil des ScienceBlogs Blog-Schreibwettbewerb 2017. Informationen zum Ablauf gibt es hier. Leserinnen und Leser k\u00f6nnen die Artikel bewerten und bei der Abstimmung einen Preis gewinnen – Details dazu gibt es hier. Eine \u00dcbersicht \u00fcber alle am Bewerb teilnehmenden Artikel gibt es hier. Informationen zu den Autoren der Wettbewerbsartikel finden sich in den […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":24109,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[733,11],"tags":[2666],"class_list":["post-24121","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-blog-schreibwettbewerb","category-naturwissenschaften","tag-blog-schreibwettbewerb"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24121","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=24121"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24121\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24123,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24121\/revisions\/24123"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/24109"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=24121"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=24121"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=24121"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}