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Geboren aus Kometenstaub Vom Ursprung des Lebens

Vor Urzeiten war die Erde eine heiße Steinkugel. Meteroiten gingen nieder wie Schneebälle. Aber wie hat sich daraus unser Leben entwickelt? Das versuchen Wissenschaftler am Fachbereich Biophysik der Ludwig-Maximillians-Universität München derzeit herauszufinden. Und zwar mit einem ganz einfachen Versuchsaufbau.

Komet

Kam das Leben aus dem All?

Die Spur zur Quelle des Lebens führt nach München. In den Fachbereich Biophysik der Ludwig Maximilian Universität. Nahe des Ausgehviertels Schwabing arbeiten die Forscher in einem Werkstattraum. Fünf oder sechs Schreibtische an vergitterten Erdgeschoss-Wänden, Laborspüle mit Glasmaterial an der Wand, daneben zwei oder drei kleine, wie hingeworfen aussehende Schnell-Experimente. Eines davon auf einem Holztischchen.

Erbgut-Spaltereien

Der Versuchsaufbau

Der Versuchsaufbau: Wässrige DNA-Lösung wird mit Laser beheizt

Ein Laser, ein Fluoreszenzmikroskop und ein Glasröhrchen, fein wie ein Haar, bilden die Hauptbestandteile des Experiments. Und natürlich chemische Ingredienzien. Wasser und gelöste DNA, also aufgelöstes Erbgut. Der Laser im Experiment zielt auf das haarfeine Glasröhrchen. Durch die Hitze spaltet sich das darin gelöste Erbgut auf. Durch einen komplizierten Prozess – Elektrophorese genannt – sortieren sich die halbierten Moleküle des Erbgutes ihrer Größe nach in kühleren Regionen des Glasröhrchens. Dort verbinden sie sich wieder miteinander. Jedoch nicht die Hälften, die einmal zusammen waren, sondern die Hälften, die zufällig aufeinandertreffen.

Evolution im Reagenzglas

Im Labor der Münchener Biophysiker

Forschungslabor

Die Münchener Forscher versuchen, die Darwinsche Evolution im Reagenzglas nachzubilden. Daraus wollen Sie ein Szenario entwickeln, wie es Moleküle schaffen, immer komplexer zu werden - zum Beispiel indem sie ihre Informationen an Tochtermoleküle weitergeben.



Der Kreislauf des Lebens

So stellen sich die Physiker die Entstehung des Lebens vor: Vor Urzeiten war die Erde eine heiße Steinkugel. Meteoritenschauer gingen nieder, gefrorene Schneebälle. Sie brachten das Wasser mit, das heute die Flüsse, Seen und Meere füllt. In dieser Phase kühlte sich die Erde ab.

Der Meteorit

Meteoriten: Rätselhafte Boten aus dem All

Aber schockgekühltes Gestein reißt. In haarfeine Risse drangen Wasser und hochkomplizierte Biomoleküle ein. Da die Erde noch heiß war, spalteten sich die Moleküle auf und kombinierten sich wieder zu neuen Strängen. Was sich dem Laien als reine Chemie darstellt, ist in Wirklichkeit jedoch der Kreislauf des Lebens.

Klingt logisch, und das System funktioniert. Doch das Münchner Modell beschreibt nur einen Teil des Problems. Worüber sich die Forscher ausschweigen ist die Frage: wie sind die Biomoleküle entstanden, die sie in ihrem Experiment voraussetzen?

Neues Rezept für die Ursuppe

In der Vergangenheit haben Forscher verschiedene Modelle vorgeschlagen. Günter Wächtershäuser, studierter Chemiker und spätere Patentanwalt, hatte chemische Reaktionen an heißen Tiefseequellen untersucht. Sein Ergebnis: Dort hätten sich Aminosäuren bilden können. Aber nicht die Richtigen, kontert heute der Chemiker Uwe Meierhenrich, der an der Université Antipolis Nizza an solchen chemischen Reaktionen forscht. Seiner Ansicht nach führt auch der zweite populäre Ansatz in die Irre.

Hitze Gewitter

Blitze in der "Ursuppe" als Ursprung des Lebens?

Nach Forschungen der beiden Chemiker Stanley Miller und Harold Urey aus den Fünfziger Jahren hätten sich die Biomoleküle durch Blitz und Donner in einer giftigen Uratmosphäre gebildet. Neueren Untersuchungen zur Folge hätte die Uratmosphäre anders ausgesehen als von Miller und Urey angenommen. Uwe Meierhenrichs Ansatz:
Der springende Punkt ist, wir müssen die Systeme zur Entstehung des Lebens nicht als isolierte Systeme betrachten, sondern als offene Systeme. Als offene Systeme, die als Energiequelle die Sonne benutzen. Das heißt, wir bestrahlen die Erde permanent, oder den Weltraum, den interplanetaren Raum, den interstellaren Raum permanent mit Sonnenlicht. Das heißt, wir haben permanent sehr viel Energie zur Verfügung. Diese Energie können wir nutzen, um unser System als offenes System zu betrachten.

Wie kommt der Komet ins Labor?

Im Eis von Meteoriten und Kometen befinden sich einfache Kohlenstoffmoleküle. Kohlenmono- und –dioxyd, Ammoniak, Methanol. Wie sollen daraus komplizierte Biomoleküle entstehen? Für ein Experiment tat sich Uwe Meierhenrich mit dem Astrophysiker Louis D’Hendecourt von der Université Paris-Orsay zusammen. Der simulierte in seinem Labor einen Kometen: Man kann im Labor keine Kometen herstellen. Normalerweise besteht ein Komet aus 10 Kilometern im Durchmesser aus Eis und Gestein. Also müssen wir Mikrophysik machen. Damit können wir die Schlüsseleigenschaften eines Kometen reproduzieren.

Die kleinen Kohlenstoffverbindungen zeigten eine überraschende Beweglichkeit im Eis. Sie verbanden sich zu Aminosäuren. Also zu den Bestandteilen, die die komplexen Biomoleküle aufbauen.

Sind wir alle Aliens?

Und so könnte das Leben auf der Erde entstanden sein: Mit den Kometen fallen die Aminosäuren vom Himmel. Sie verbinden sich zu komplexeren Biomolekülen, die sich in haarfeinen Spalten vermehren. Ist der homo sapiens also in Wirklichkeit ein Alien? Ein Marsmensch? Uwe Meierhenrich: Wir sind uns sicher, dass Aminosäuren als molekulare Bausteine des Lebens aus dem Weltraum stammen. Aus dem interstellaren Bereich. Auch dichten interstellaren Wolken. Aus Kometen. Diese Aminosäuren, die wir in Kometen finden, sind nicht lebende Materie. Nach allen Definitionen, die man anwenden könnte. Diese Aminosäuren leben nicht. Das heißt, wir sagen: Wir sind keine Marsmenschen, aber alle biomolekularen Bausteine allen Lebens auf der Erde stammen aus dem Weltraum.

Wahrheit liegt im Eis des Kometen

`Rosetta`

Die Kometensonde Rosetta

Zusammenfassend muss man sagen: Die Forscher haben verschiedene Szenarien entwickelt, wie das Leben entstanden sein könnte. Ihre Experimente sind lediglich Indizien, keine Beweise. Ob es tatsächlich so war, könnte sich allerdings im November diesen Jahres zeigen. Dann soll die Weltraumsonde Rosetta auf dem Kometen Tschurjumow-Gerasimenko landen und das Kometeneis chemisch analysieren. Wenn sich dabei die von Uwe Meierhenrich vorhergesagten Aminosäuren zeigen, wäre das der Nachweis. Ursprünglich kommt das Leben aus dem All.

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