Entstehung des Lebens

Grafische Darstellung der Urerde mit Wasser, Regenschauern, Lava-Eruption und einem Blitz.

Forschung

Entstehung des Lebens

Wie und wann Leben auf der Erde begonnen hat, wissen wir nicht genau. Forscher nehmen an, dass der Beginn vor etwa 3,5 Milliarden Jahren in der Tiefsee zu suchen ist. Sie vermuten, dass sich hier die ersten organischen Verbindungen gebildet haben, aus denen erst Einzeller, dann komplexere Lebewesen entstanden sind. Anderen Theorien zufolge könnten aber auch Kometeneinschläge Leben auf die Erde gebracht haben.

Theorie 1: Am Anfang war der Ur-Ozean

Die Erde vor vier Milliarden Jahren: Vulkane schleudern giftige Gase und Gesteinsbrocken in die noch dünne Atmosphäre. Hin und wieder schlagen Asteroiden ein, die das Ozeanwasser zum Kochen bringen. Auch in der Tiefe des Urmeeres bietet sich ein aufgewühltes Bild: aus bizarren Schloten, sogenannten "Schwarzen Rauchern", strömt eine heiße Flüssigkeit.

Sie enthält Gase und Minerale, ein Chemiecocktail, aus dem mit der Zeit erst einfache dann immer komplexere organische Verbindungen entstehen. Lebende Zellen bilden sich, die sich fortbewegen und vermehren.

Das stärkste Indiz für die Theorie, dass Leben in der Tiefsee in der Nähe von heißen Quellen entstanden ist, sind Archaebakterien. Sie sind die ältesten Lebensformen, die wir heute kennen. Alle Arten kommen nur in sehr unwirtlichen Biotopen wie im Sickerwasser von Kohlenhalden, in Geysiren oder eben in der Tiefsee vor.

Theorie 2: Die "Ursuppe"

Die "Ursuppen-Theorie" zählt zu den bekanntesten Szenarien der Entstehung von Leben auf der Erde. 1953 verblüfft der junge Chemie-Student Stanley Lloyd Miller die Fachwelt mit einem einfachen Experiment.

In einem Glaskolben bringt er Wasser zum Sieden - der brodelnde Urozean im Miniformat. Der Dampf vermengt sich mit Methan, Ammoniak und Wasserstoff, einer Mischung, wie sie mit den Vulkanschwaden der Urzeit über die Erde gewabert ist.

Das Gemisch strömt durch einen Kolben, in dem Elektroden Funken erzeugen. Die sollen Gewitter der Uratmosphäre simulieren. Die elektrische Energie regt das Gasgemisch zu Reaktionen an, aus denen unter anderem Aminosäuren, die Grundbausteine des Lebens, entstehen.

Einerseits war dieses genial einfache Experiment ein entscheidender Fortschritt, doch damit stand Miller erst an der Schwelle des Lebens. Das Rätsel, wie sich aus den Aminosäuren im nächsten Akt Biozellen entwickelt haben könnten, bleibt bis heute ungelöst.

Theorie 3: Kometen als Lebensspender

Mit einem gewaltigen Schweif zieht der Komet Hale-Bopp eine leuchtende Bahn am nächtlichen Himmel.

Kam das Leben aus dem All zu uns?

Die "Panspermie-Theorie" geht davon aus, dass Leben nicht spontan auf der Erde entstanden, sondern aus dem All zu uns gelangt ist. Kometen könnten ein ideales Transportmittel für bakterielles Leben gewesen sein. Der Kometenkern besteht zum großen Teil aus Eis. Damit könnten widerstandsfähige Bakteriensporen konserviert und geschützt vor kosmischer Strahlung die Erde erreicht und sie mit Leben "infiziert" haben.

Kommende Weltraummissionen, die das Innere von Kometen untersuchen, sollen klären, ob an der Theorie was dran ist. Im Kometenkern vermuten Wissenschaftler Materie aus der Entstehungszeit des Sonnensystems und der Erde und somit Hinweise auf frühe Lebensformen. Allerdings beantwortet auch dieser Ansatz nicht die Frage, wie Leben prinzipiell entstanden ist, sondern verlagert lediglich den Schauplatz des Lebens-Ursprungs ins All.

Sauerstoff bringt den Durchbruch

Elektronenmikroskopische Aufnahme kettenförmiger Cyanobakterien.

Cyanobakterien veränderten die Lebensbedingungen

Vor 2,5 Milliarden Jahren beginnt das spannendste Kapitel der Erdgeschichte: Die chemische Umwandlung der sauerstofflosen Gashülle in jene Atmosphäre, die uns heute die Luft zum Atmen schenkt. Eine Milliarde Jahre nach den ersten Organismen verändern im Wasser heimische Cyanobakterien die Lebensbedingungen auf der ganzen Erde entscheidend. Diese winzigen Einzeller nutzen das Sonnenlicht zur Photosynthese und setzen dabei als Abfallprodukt Sauerstoff frei.

Den Cyanobakterien und ihrer massenhaften Sauerstoffproduktion ist es zu verdanken, dass sich das lebensspendende Gas in der Atmosphäre anreichern konnte. Gegenwärtig beträgt der Sauerstoffanteil etwa ein Fünftel unserer Lufthülle. Es gilt als ziemlich sicher, dass es ohne Sauerstoff heute kein höheres Leben auf der Erde geben würde.

Autor: Harald Brenner

Stand: 16.03.2016, 10:00

Darstellung: