Hochkarätig besetzte Vienna-Biocenter-Konferenz – Relativ kleine Lücke zwischen Entstehung des Sonnensystems und dem Leben

Wien – Eine der größten Forschungsfragen der Biologie ist jene nach dem Ursprung von Leben auf der Erde. Beim diesjährigen Symposium der Studenten und Doktoranden am Vienna Biocenter am Institut für Molekulare Pathologie (IMP) beschäftigen sich hochkarätige Wissenschafter mit genau diesem Problem und präsentierten neue Erkenntnisse. Eines scheint zumindest festzustehen: Das Leben kommt aus der Selbstorganisation von Molekülen. “Was wir nicht wissen, ist, wie es von der ‘Ursuppe’ bis zur ‘RNA-Welt’ ging”, meinte Donnerstagmittag Antonio Lazcano von der nationalen Universität Mexikos.

Artikelbild: Der Murchison-Meteorit, 1969 in Australien niedergegangen, zählt zu den am besten untersuchten Meteoriten der Welt. Wissenschafter konnten in dem 4,6 Milliarden Jahre alten Gestein Aminosäuren,  Harnsäure und andere organische Substanzen feststellen. - Foto: Chip Clark/Smithsonian Institution

Der Murchison-Meteorit, 1969 in Australien niedergegangen, zählt zu den am besten untersuchten Meteoriten der Welt. Wissenschafter konnten in dem 4,6 Milliarden Jahre alten Gestein Aminosäuren, Harnsäure und andere organische Substanzen feststellen

“Ich werde keine Antwort darauf geben, wie das Leben wirklich entstanden ist. Aber es ist recht früh in der Geschichte der Erde entstanden”, sagte Lazcano. Setzt man die Bildung des Sonnensystems mit einem Alter von 4,5 bis fünf Mrd. Jahren an, sieht es nach den derzeitigen Erkenntnissen so aus, als hätte es eben bereits vor 3,5 bis 3,9 Mrd. Jahren ein reiches “präbiotisches Leben” gegeben. “Primitiv” muss es nicht gewesen sein. Der Wissenschafter mit Verweis auf andere “Stammbäume”: “Latein ist alt, aber nicht primitiv.”

“Ursuppe”

Ziemlich unbestritten ist, dass sich das Leben auf der Erde in einer Art “Ursuppe” entwickelt hat, die mit dem Ausfallen organischer Substanzen aus der Atmosphäre entstehen konnte, als sich die Temperatur auf der Erde soweit abgekühlt hatte, dass sie in Wasser interagieren konnten. Das – so der mexikanische Wissenschafter – konnte schon im Jahr 1953 der US-Chemiker Stanley Miller in einem Experiment als wahrscheinlich nachweisen.

In einer Glaskugel hatte er eine Art “Ursuppe” mit anorganischen Bestandteilen, Wärme und elektrischen Entladungen gebraut, in der plötzlich Aminosäuren auftauchten. Einwände, wonach seine “Atmosphäre” im Glasbehälter nicht den Zustand der Atmosphäre vor Milliarden Jahren repräsentiert hätte, sind offenbar ausgeräumt. Die chemischen Reaktionen funktionieren robust über eine große Bandbreite an physikalischen Größen hinweg.

Lebensbausteine auf Meteoriten

Dass es wirklich so gewesen sein dürfte, lässt sich auch aus der chemischen Analyse von Meteoriten ableiten. Lazcano: “Im September 1969 wurde in Australien ein 4,6 Mrd. Jahre alter Meteorit gefunden. Das ist ein Fossil aus der Zeit, als sich die Planeten (des Sonnensystems, Anm.) bildeten. Darin sind Aminosäuren, Harnsäure und andere organische Substanzen in einem hohen Anteil enthalten.”

Den Rest könnte eine weitere Selbstorganisation geleistet haben: Mikroskopisch kleine Fettkügelchen (Liposome) könnten als Bioreaktoren fungiert haben, in denen es zur Zusammenballung von Aminosäuren zu Proteinen kam. Liposome können sich auch in “Tochter-Zellen” teilen. Und wenn das Vorhandensein einer Maschinerie zur Weitergabe von Informationen von “Generation” zu “Generation” einen evolutionären Vorteil dargestellt hätte, wäre wohl der Weg zu Erbsubstanz nicht mehr weit.

Frühe “RNA-Welt”

Mittlerweile gehen Wissenschafter auf diesem Gebiet ziemlich unisono davon aus, dass auf der Erde auf der Grundlage von Erbsubstanz zunächst eine “RNA-Welt” mit der Ribonukleinsäure als Trägermolekül entstand. Erst dann kam die “DNA-Welt”, in der Proteine die Macht über das Leben übernahmen.

Den Rest der alten “RNA-Welt” will Chemie-Nobelpreisträgerin Ada Yonath in den Protein-Fabriken aller Zellen – den Ribosomen – entdeckt haben. Die Wissenschafterin wurde für die Aufklärung der molekularen Struktur der Ribosomen ausgezeichnet. Ihre Kernthese, die sie mit Strukturanalysen untermauert: In der größeren Untereinheit der Ribosomen – dort, wo die Proteine wirklich entstehen – finden sich quer durch alle Organismen zu 98 Prozent idente Strukturen.

Yonath: “Das sieht danach aus, als hätte es ein Proto-Ribosom (Vorläufermolekül, Anm.) aus der ‘RNA-Welt’ gegeben.” Und wenn man die Erbsubstanz der “Protein-Fabriken” analysiert, ist der größte Teil davon mit der Synthese, dem Abbau und Bindungsmechanismen mit RNA in Verbindung zu bringen. – Fehlen halt “nur” noch bewiesene Erkenntnisse, wie der Sprung von der “Ursuppe” bis dorthin erfolgte … (red/APA)

 

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