Entstehung des Lebens – Russell-Martin-Hypothese
Laut einer neuen Theorie des Geologen Michael Russell von der Universität Glasgow und des Biologen William Martin von der Universität Düsseldorf glaubt man jetzt zu wissen, wie an einem Black Smoker das Leben entstanden sein könnte.
Black Smoker sind aus unterschiedlichen Metallsulfiden aufgebaute Röhren, an denen in der Kruste aufgeheiztes Wasser wieder an der Oberfläche des Meeresbodens austritt. Am Rand dieser Schlote bilden sich winzige Bläschen mit einer dünnen Haut aus Eisensulfid, die zwei unterschiedliche Milieus voneinander trennt. Zum einen zirkuliert im Inneren Wasser von 100 °C, das aufgrund seiner Inhaltsstoffe, wie Ammoniak, basischer Natur ist, zum anderen befindet sich außerhalb etwa 30°C warmes Meerwasser, das durch die enthaltene Phosphorsäure leicht sauer ist. Diese Unterschiede sorgen dafür, dass viel Potential da ist, Moleküle zu trennen und neu zusammenzusetzen. Die Hülle aus Eisensulfid dient zusätzlich noch als Katalysator. Es entsteht Essigsäure, die die Energie für Thioester, wie die aktivierte Essigsäure liefert. Diese wiederum ist Ausgangsprodukt für den Zitronensäurezyklus, einem der wichtigsten Stoffwechselprozesse. Aus den Zwischenprodukten können die Grundbausteine des Lebens entstehen, wie z.B. Kohlenhydrate und Aminosäuren. Es werden aber auch die Nukleinsäurebasen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil gebildet, die zusammen mit dem Kohlenhydrat Ribose und der Phosphorsäure aus dem Meerwasser die Ribonukleinsäure (RNS) aufbauen. Mit Hilfe der RNS können nun die Aminosäuren zu langkettigen Molekülen, den Eiweißen zusammengesetzt werden. Da von der RNS auch Enzyme hergestellt werden, kann sie sich mit deren Hilfe sogar selbst vermehren. Die RNS-Stränge, die die meisten Enzyme für ihre Reproduktion herstellen, vermehren sich am schnellsten und werden so angehäuft. So entstand wohl die erste natürliche Selektion.
Wenn nun das Uracil durch das ähnliche Thymin ersetzt, und die Ribose ein Sauerstoffatom verliert, wird aus der Ribonukleinsäure die Desoxyribonukleinsäure (DNS). Dies könnte durch die Aktivität eines Enzyms geschehen sein. Die DNS ist stabiler, als die RNS, verfügt aber nicht mehr über deren katalytische Eigenschaft. Sie kann also nur den genetischen Code speichern. Deshalb wird auch weiterhin RNS benötigt, um die von der DNS gespeicherte Information umzusetzen.
Manche Genstränge produzieren auch Fette und fettähnliche Stoffe, die sie als wasserabweisende Schicht in im Grenzbereich zur Eisensulfidhülle ablagern. Bei einigen der sogenannten Protozellen bilden sich Membranen, die durch Etherverbindungen miteinander verknüpft sind, die extrem hohe Temperaturen und niedrige pH-Werte aushalten. Andere wiederum bauen eine Doppelmembran mit Esterverbindungen auf, die noch eine zusätzliche Zellwand aus Murein ausbilden. Die Aufspaltung in Archaebakterien (mit Etherverbindungen) und Eubakterien (mit Esterverbindungen) war die Folge. Dank ihrer Schutzhüllen blieb ihr Reaktionsraum auch noch dann gegen das Meerwasser isoliert, wenn die Eisensulfid-Bläschen der Black Smoker zerfielen.
Die sogenannte Russell-Martin-Hypothese liefert als erste eine wirklich einleuchtende Erklärung, wie die ersten Bausteine des Lebens genügend stark konzentriert werden konnten, um überhaupt erst einmal einfache Stoffwechselprozesse in Gang zu setzen.
Wer mehr darüber nachlesen will, der kann den Artikel auch noch ausführlicher in der Zeitschrift "GEOkompakt“ in Heft Nr. 1 "DIE GEBURT DER ERDE – Und die Entstehung des Lebens: Wie aus einem glühenden Plasmahaufen der blaue Planet wurde" ab Seite 108 nachlesen (inklusive chemischer Strukturformeln ). Vielleicht findet ihr auch was online unter www.GEOkompakt.de
Laut einer neuen Theorie des Geologen Michael Russell von der Universität Glasgow und des Biologen William Martin von der Universität Düsseldorf glaubt man jetzt zu wissen, wie an einem Black Smoker das Leben entstanden sein könnte.
Black Smoker sind aus unterschiedlichen Metallsulfiden aufgebaute Röhren, an denen in der Kruste aufgeheiztes Wasser wieder an der Oberfläche des Meeresbodens austritt. Am Rand dieser Schlote bilden sich winzige Bläschen mit einer dünnen Haut aus Eisensulfid, die zwei unterschiedliche Milieus voneinander trennt. Zum einen zirkuliert im Inneren Wasser von 100 °C, das aufgrund seiner Inhaltsstoffe, wie Ammoniak, basischer Natur ist, zum anderen befindet sich außerhalb etwa 30°C warmes Meerwasser, das durch die enthaltene Phosphorsäure leicht sauer ist. Diese Unterschiede sorgen dafür, dass viel Potential da ist, Moleküle zu trennen und neu zusammenzusetzen. Die Hülle aus Eisensulfid dient zusätzlich noch als Katalysator. Es entsteht Essigsäure, die die Energie für Thioester, wie die aktivierte Essigsäure liefert. Diese wiederum ist Ausgangsprodukt für den Zitronensäurezyklus, einem der wichtigsten Stoffwechselprozesse. Aus den Zwischenprodukten können die Grundbausteine des Lebens entstehen, wie z.B. Kohlenhydrate und Aminosäuren. Es werden aber auch die Nukleinsäurebasen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil gebildet, die zusammen mit dem Kohlenhydrat Ribose und der Phosphorsäure aus dem Meerwasser die Ribonukleinsäure (RNS) aufbauen. Mit Hilfe der RNS können nun die Aminosäuren zu langkettigen Molekülen, den Eiweißen zusammengesetzt werden. Da von der RNS auch Enzyme hergestellt werden, kann sie sich mit deren Hilfe sogar selbst vermehren. Die RNS-Stränge, die die meisten Enzyme für ihre Reproduktion herstellen, vermehren sich am schnellsten und werden so angehäuft. So entstand wohl die erste natürliche Selektion.
Wenn nun das Uracil durch das ähnliche Thymin ersetzt, und die Ribose ein Sauerstoffatom verliert, wird aus der Ribonukleinsäure die Desoxyribonukleinsäure (DNS). Dies könnte durch die Aktivität eines Enzyms geschehen sein. Die DNS ist stabiler, als die RNS, verfügt aber nicht mehr über deren katalytische Eigenschaft. Sie kann also nur den genetischen Code speichern. Deshalb wird auch weiterhin RNS benötigt, um die von der DNS gespeicherte Information umzusetzen.
Manche Genstränge produzieren auch Fette und fettähnliche Stoffe, die sie als wasserabweisende Schicht in im Grenzbereich zur Eisensulfidhülle ablagern. Bei einigen der sogenannten Protozellen bilden sich Membranen, die durch Etherverbindungen miteinander verknüpft sind, die extrem hohe Temperaturen und niedrige pH-Werte aushalten. Andere wiederum bauen eine Doppelmembran mit Esterverbindungen auf, die noch eine zusätzliche Zellwand aus Murein ausbilden. Die Aufspaltung in Archaebakterien (mit Etherverbindungen) und Eubakterien (mit Esterverbindungen) war die Folge. Dank ihrer Schutzhüllen blieb ihr Reaktionsraum auch noch dann gegen das Meerwasser isoliert, wenn die Eisensulfid-Bläschen der Black Smoker zerfielen.
Die sogenannte Russell-Martin-Hypothese liefert als erste eine wirklich einleuchtende Erklärung, wie die ersten Bausteine des Lebens genügend stark konzentriert werden konnten, um überhaupt erst einmal einfache Stoffwechselprozesse in Gang zu setzen.
Wer mehr darüber nachlesen will, der kann den Artikel auch noch ausführlicher in der Zeitschrift "GEOkompakt“ in Heft Nr. 1 "DIE GEBURT DER ERDE – Und die Entstehung des Lebens: Wie aus einem glühenden Plasmahaufen der blaue Planet wurde" ab Seite 108 nachlesen (inklusive chemischer Strukturformeln ). Vielleicht findet ihr auch was online unter www.GEOkompakt.de
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