Entstehung des Lebens – Russell-Martin-Hypothese

[Spocky]

Das hat zwar jetzt nicht direkt was mit Russell-Martin zu tun, aber es geht zumindest sehr weit in die Richtung:

scinexx | Verlorene Stadt als Wiege des Lebens?: Hydrothermale Schlote der „Lost City“ produzieren chemische Bausteine des Lebens - Lost City, Schwarze Raucher, Weiße Raiucher, Leben, Evolution, hydrothermale Schlote, Karbonate, Gesteine, Minerale, T

Statt Black Smokern werden hier White Smoker in Betracht gezogen, die deutlich kälter sind und sich auch stark im Chemismus unterscheiden. Die Vorgänge sind dagegen sehr sehr ähnlich und auch das, was am Ende dabei rauskommt.

Es zeigt sich, dass sehr viele organische Substanzen vorkommen, die dem Isotopenverhältnis nach eindeutig nicht aus der Atmos- oder Biosphäre stammen können.

Hier noch ein älterer englischer Artikel zum Titelthema:
Revolutionary New Theory For Origins Of Life On Earth

[Amöbius]

@ Spocky

Hey, das hab ich gestern zufällig auch gelesen! Was noch zusätzlich für "Lost City" als Wiege des Lebens spricht, ist die lange Beständigkeit. Also dass die White Smoker sogar bis zu mehreren Millionen Jahren aktiv sein können. Aber mich wundert es, dass es dort ausschließlich Bakterien gibt.

Die Black Smoker sind ja eher kurzlebig im Vergleich.
Wobei sie ja gerade deshalb interessant sind, denn jedesmal wenn ein neuer Black Smoker entsteht, ist er ziemlich fix neubesiedelt.

[Spocky]

Bei der Entstehung des Lebens sind wohl auch zuerst Bakterien entstanden und dann gabs auch sehr lange Zeit nichts anderes. Die ersten Eukaryonten haben noch mehr, als 1 Ga auf sich warten lassen (IIRC).

Entstehungsgebiete von BS sind aber auch länger stabil und die Distanzen, die es da zu überwinden gilt sind nicht allzu groß. Speziell in der Entstehungszeit des Lebens gabs da sicher auch keinen allzu unterschiedlichen Zwischenraum, der unüberwindbar gewesen wäre.

[Amöbius]

Bei der Entstehung des Lebens sind wohl auch zuerst Bakterien entstanden und dann gabs auch sehr lange Zeit nichts anderes.

Das ist schon klar. Es ist nur verwunderlich, dass über die Zeit dort unten nichts komplexeres haust. Anders als bei den BS, wo es unzählig komplexere Lebensformen gibt.

Entstehungsgebiete von BS sind aber auch länger stabil und die Distanzen, die es da zu überwinden gilt sind nicht allzu groß. Speziell in der Entstehungszeit des Lebens gabs da sicher auch keinen allzu unterschiedlichen Zwischenraum, der unüberwindbar gewesen wäre.

Bei der Neubesiedlung handelt es sich ja eben nicht um eingewanderte Spezies. Gerade dieser Umstand bereitet den Forschern noch viele Probleme. Theorien gibt es da einige, aber bewiesen hat sich noch nichts.

[Spocky]

Das ist schon klar. Es ist nur verwunderlich, dass über die Zeit dort unten nichts komplexeres haust. Anders als bei den BS, wo es unzählig komplexere Lebensformen gibt.

Das ist auch relativ leicht erklärt - denke ich. Das ist jetzt meine persönliche Vermutung, also kann ich mich täuschen.

Ich denke mal, das liegt vor allem am Chemismus. Bei BS ist ja einiges in der "Brühe" drin, aus dem man mittels Chemosynthese Energie gewinnen kann. Das ist bei den Karbonaten der WS nicht möglich. Die Bakterien selbst sind sicher nicht sehr anspruchsvoll, aber die von ihnen lebenden Vielzeller sind das ganz sicher

Bei der Neubesiedlung handelt es sich ja eben nicht um eingewanderte Spezies. Gerade dieser Umstand bereitet den Forschern noch viele Probleme. Theorien gibt es da einige, aber bewiesen hat sich noch nichts.

Klar, aber das war es nicht, worauf ich hinaus wollte. Mir ging es darum, dass bei einer zu kurzen Lebenszeit der BS argumentiert werden könnte, dass das "Absterben" auch unweigerlich zum Erlöschen der davon lebenden "Urfauna" geführt hätte und sich folglich kein stabiles Leben hätte entwickeln können.

[Amöbius]

Das ist auch relativ leicht erklärt - denke ich. Das ist jetzt meine persönliche Vermutung, also kann ich mich täuschen.

Ich denke mal, das liegt vor allem am Chemismus. Bei BS ist ja einiges in der "Brühe" drin, aus dem man mittels Chemosynthese Energie gewinnen kann. Das ist bei den Karbonaten der WS nicht möglich. Die Bakterien selbst sind sicher nicht sehr anspruchsvoll, aber die von ihnen lebenden Vielzeller sind das ganz sicher

Hmm. Also viele nutzen ganz einfach die Wärmestrahlung, so ähnlich wie Photosynthese. Aber sobald es genügend Bakterien gibt, können sich höhere Organismen entwickeln, die diese als Nahrungsquelle nutzen. Die chemischen Grundbausteine sind ja bei beiden "Quellarten" gegeben. Gut, bei den BS is noch zusätzlich mehr drin, aber Leben passt sich auch an weit weniger an.

Klar, aber das war es nicht, worauf ich hinaus wollte. Mir ging es darum, dass bei einer zu kurzen Lebenszeit der BS argumentiert werden könnte, dass das "Absterben" auch unweigerlich zum Erlöschen der davon lebenden "Urfauna" geführt hätte und sich folglich kein stabiles Leben hätte entwickeln können.

Naja, es entwickelt sich aber immer wieder neu. Und immer in einem komplexeren Umfang als bei White Smokern. Also an der Dauer scheint es nicht unweigerlich zu liegen. Und bei White Smokern spricht eben die jetztige Komplexität der Besiedlung gegen einen Ursprung.

[Spocky]

Hmm. Also viele nutzen ganz einfach die Wärmestrahlung, so ähnlich wie Photosynthese. Aber sobald es genügend Bakterien gibt, können sich höhere Organismen entwickeln, die diese als Nahrungsquelle nutzen. Die chemischen Grundbausteine sind ja bei beiden "Quellarten" gegeben. Gut, bei den BS is noch zusätzlich mehr drin, aber Leben passt sich auch an weit weniger an.

Wärme hab ich auch zuerst noch gedacht (die ja auch bei den BS noch mal einiges höher liegt), aber die alleine bringt nichts, wenn nicht ausreichend "Nährstoffe" - also Minerale - da sind.

Naja, es entwickelt sich aber immer wieder neu. Und immer in einem komplexeren Umfang als bei White Smokern. Also an der Dauer scheint es nicht unweigerlich zu liegen. Und bei White Smokern spricht eben die jetztige Komplexität der Besiedlung gegen einen Ursprung.

Ja, klar, aber wenn die Lebewesen immer wieder ausgestorben wären, dann hätte sich auf diese Weise nie ein komplexeres Leben entwickeln können. In sofern wäre das ein Argument gegen die RM-Theorie, aber dem ist ja nicht gegeben

[Amöbius]

Wärme hab ich auch zuerst noch gedacht (die ja auch bei den BS noch mal einiges höher liegt), aber die alleine bringt nichts, wenn nicht ausreichend "Nährstoffe" - also Minerale - da sind.

Ist das denn soviel weniger? Du bist doch Geologe oder? Sach mal an, was es da so gibt. Was an chemischen Verbindungen ausreichend ist: Methan, Ammoniak, Wasser und Wasserstoff. Mehr brauchts nich.

Ja, klar, aber wenn die Lebewesen immer wieder ausgestorben wären, dann hätte sich auf diese Weise nie ein komplexeres Leben entwickeln können. In sofern wäre das ein Argument gegen die RM-Theorie, aber dem ist ja nicht gegeben

Naja, der Smoker muss ja nur solange da sein, bis sich die Lebewesen an die zuvor lebensfeindliche Umgebung angepasst haben. Umso voller es dort wird, desto dringender und wahrscheinlich wird das Ausweichen auf andere Nischen. Z.B. eben den Rest des Meeres.
(RM steht jetzt noch gleich für? Immer diese Abkürzungen )

[Spocky]

Die wichtigste Verbindung für die Chemosynthese ist H2S, also Schwefelwasserstoff. Das gibts an den BS reichlich, aber mir ist zumindest nicht bekannt, dass es auch bei WS vorkommt.

Lebensfeindlich ist für die ersten Bakterien eigentlich nur unsere heutige Umwelt gewesen. Sauerstoff ist so ein starkes Reaktionsmittel, dass es fast alles kaputt kriegt. Selbst wir leiden noch darunter, denn wegen des Sauerstoffs altern wir stärker und können leichter KRebs kriegen.

RM steht einfach für Russell-Martin. Ich war einfach nur schreibfaul und wollte das nicht ständig ausschreiben

[Amöbius]

Die wichtigste Verbindung für die Chemosynthese ist H2S, also Schwefelwasserstoff. Das gibts an den BS reichlich, aber mir ist zumindest nicht bekannt, dass es auch bei WS vorkommt.

Laut Quelle bei WS: Acetat, Formiat, Wasserstoff, alkalische Verbindungen und jede Menge Kohlenwasserstoffe. Da kann man chemosynthetisch was draus machen.
Gerade deshalb wundert es mich ja so, dass es dort nur zu Bakterien gekommen ist.

Lebensfeindlich ist für die ersten Bakterien eigentlich nur unsere heutige Umwelt gewesen. Sauerstoff ist so ein starkes Reaktionsmittel, dass es fast alles kaputt kriegt. Selbst wir leiden noch darunter, denn wegen des Sauerstoffs altern wir stärker und können leichter KRebs kriegen.

Schon klar, aber dennoch haben sich gerade bei den BS die Lebewesen angepasst an diese weniger freundliche Umgebung... zu unserem Glück, wenn ich das mal so sagen darf (auch wenn hier noch nichts geklärt ist )

[Spocky]

Die "echte" Chemosynthese, wie man sie im Bio- und Chemie-Unterricht lernt, läuft über H2S ab und die findest du nicht in dieser bei den WS Reihe

Sicher könnte man auch aus den anderen Sachen was machen, fragt sich halt, welche Mengen davon vorhanden sind und wie Energiereich die Verbindungen sind. Es macht ja auch einen Unterschied, welche Verbindungen man aufspalten will.

[Amöbius]

Die "echte" Chemosynthese, wie man sie im Bio- und Chemie-Unterricht lernt, läuft über H2S ab und die findest du nicht in dieser bei den WS Reihe

Ja, das gesunde Halbwissen aus der Schulzeit Das Ausgangssubstrat H2S ist nur eines von vielen, das bei der Chemosynthese genutzt werden kann. Schwefelbakterien z.B.
Aber es gibt auch Methanobakterien (Substrate H2 und CO2), Nitrifizierer (NH3, NO2) u.v.a.

Deswegen bin ich ja immer noch verwundert!

[Spocky]

Gut, dass man halt doch nie zu alt ist, um noch was neues zu lernen

Hast du zufällig auch Zaqhlen parat, wieviel Energie da jeweils geliefert wird? Das wäre auf jeden Fall auch noch interessant.

[Amöbius]

Hmm also ich frag mich gerade was für Zahlen du gern hättest. Zum Glück hab ich gerade etwas Zeit und such das mal schnell raus.

Ok, ich gehe mal von allen anaeroben Reaktionswegen aus, (das sind die die tendenziell weniger Energie liefern) weil ich nicht weiß wie es da unten mit o2 aussieht.

Frei werdende Energie wird in der Biologie in Form von ATP gespeichert, das schreib ich hier aber nicht mehr mit hin.

Substrat --> ~ Energie [kJ]
Schwefelverbindungen ---> -152
Schwefelverbindungen (bei Disproportionierung) ---> -21,9
Acetat ---> -57,5
Acetat und Eisen ---> -233
Phosphit ---> -364
Ammoniak ---> -357

Viele dieser Reaktionen ergeben Produkte die noch mehrfach weiterverwertet werden können, oder sind an andere Stoffwechselwege gekoppelt, um noch mehr Energie zu liefern.
Bei z.B. Methanobakterien oder Nitrifizieren sind die unterschiedlichen Stoffwechselwege zu komplex um sie auf eine einheitliche Energiebilanz zu bekommen.
Es ist schwierig überhaupt fest stehende Zahlen zu liefern, aber das sollte einen kleinen Überblick bzw. Vergleich liefern.

[Spocky]

Dann muss es wohl sicher an den Konzentrationen liegen. BS sind ja deutlich heißer und wahrscheinloich kann sich dann auch mehr an Mineralen lösen.

Bei WS taucht dann noch ein umgekehrtes Problem auf: Karbonate lösen sich bei höheren Temperaturen schwerer und bei den knapp 100 °C eben schwerer, als bei Zimmertemperatur. Gut, die Drücke da unten sorgen wieder für eine bessere Löslichkeit, aber die Löslichkeit von (CO3)2- ist direkt abhängig von der Löslichkeit von CO2.

In wieweit jetzt ein carbonatgesättigtes Wasser weniger andere Minerale aufnimmt weiß ich nicht, aber nachdem es ja WS sind, dürfte das meiste eben schon Carbonat sein...